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微型涡喷发动机燃烧室设计研究

航空动力学报 2008年第10期23卷 1783-1787页

作者：李聪方蜀州张平北京理工大学机电工程学院北京100081

设计了微型环型燃烧室,并对其燃烧过程进行数值模拟,同时根据模拟结果对燃烧室进行了优化设计及二次计算.计算中入口边界参数采用等熵数值计算结果,喷雾性能参数通过试验获得,考虑了湍流化学反应、热辐射、液滴的蒸发及二次雾化等情况,... 详细信息

设计了微型环型燃烧室,并对其燃烧过程进行数值模拟,同时根据模拟结果对燃烧室进行了优化设计及二次计算.计算中入口边界参数采用等熵数值计算结果,喷雾性能参数通过试验获得,考虑了湍流化学反应、热辐射、液滴的蒸发及二次雾化等情况,计算结果可以较为准确地反映燃烧室的实际燃烧情况.对优化设计前后的模拟结果进行比较分析,结果表明优化后的燃烧室设计合理,燃料可以充分燃烧,各项性能参数基本符合设计要求,能够为燃烧室的进一步优化设计提供改进依据.

关键词：燃烧室设计微型燃气涡轮发动机数值模拟

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电控单缸柴油机燃烧室设计与实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2016年第10期56卷 1109-1113页

作者：兰旭东潘春雨周明清华大学航天航空学院北京100084 中航工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106

为了满足发动机动力性、经济性和排放的要求,设计与进气系统和燃油喷射系统相匹配的燃烧室构型至关重要。采用数值模拟和实验验证相结合的方法,对电控单缸柴油机的燃烧室进行设计和优化。参考基准机型的主要结构参数,完成燃烧室结构设计... 详细信息

为了满足发动机动力性、经济性和排放的要求,设计与进气系统和燃油喷射系统相匹配的燃烧室构型至关重要。采用数值模拟和实验验证相结合的方法,对电控单缸柴油机的燃烧室进行设计和优化。参考基准机型的主要结构参数,完成燃烧室结构设计,采用Euler-Lagrange联合仿真法对发动机标定点和扭矩点的性能进行计算,并与实验结果对比;对燃烧室结构进行参数化建模,研究标定点和扭矩点工况下燃烧室缩口比、燃烧室深度、燃烧室内径3个关键结构参数对发动机耗油率和排放的影响。结果表明:EulerLagrange联合仿真法满足燃烧室设计要求;在进气系统和燃油喷射系统确定的情况下,燃烧室的3个关键结构参数对发动机性能有显著影响。

关键词：柴油机燃烧室设计 Euler-Lagrange耦合方法实验研究

基于分层和分级燃烧机理的低污染燃烧室设计和排放性能预估

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航空动力学报 2014年第12期29卷 2795-2800页

作者：李锋郭瑞卿高贤智吕富国王云雷尚守堂北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所燃烧设计室沈阳110015

保持扩压器尺寸、外机匣最大直径以及燃烧室出口尺寸不变,将燃烧室分别设计为单环腔燃烧室(SAC)、双环腔燃烧室(DAC)、双环预混旋流(TAPS)燃烧室、中心分级燃烧室(CSC)和三旋流燃烧室(TSC)5种燃烧室结构,保持湍流、喷雾、燃烧、辐射及... 详细信息

保持扩压器尺寸、外机匣最大直径以及燃烧室出口尺寸不变,将燃烧室分别设计为单环腔燃烧室(SAC)、双环腔燃烧室(DAC)、双环预混旋流(TAPS)燃烧室、中心分级燃烧室(CSC)和三旋流燃烧室(TSC)5种燃烧室结构,保持湍流、喷雾、燃烧、辐射及排放数理模型不变,对5种燃烧室进行三维数值模拟.对比研究了5种燃烧室的污染排放性能.结果表明:采用分级燃烧的DAC慢车状态下CO排放量最低,采用DAC在慢车状态下的CO排放量比SAC降低了近62%.采用分层燃烧的TAPS燃烧室的NOx排放量最低,采用TAPS的NOx排放量比SAC降低了近43.5%.

关键词：分层燃烧室分级燃烧室低污染燃烧室燃烧室设计燃烧室性能预估

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小型直喷柴油机高原紊流燃烧室设计

拖拉机与农用运输车 2003年第6期30卷 21-23页

作者：沈颖刚申立中胡大志雷基林张韦昆明理工大学交通工程学院 650051

介绍了矩形环槽紊流型燃烧室的结构特点 ,该燃烧室的特殊形状可以形成强烈的复合空气运动 ,减少燃油附壁量 ,促使油 -气混合 ,改善在高原地区运行的直喷式柴油机的燃烧过程。

关键词：小型直喷柴油机高原紊流燃烧室设计结构特点复合空气运动燃油附壁量

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航空发动机燃烧室设计与优化方法研究

航空发动机燃烧室设计与优化方法研究

作者：孙志杰南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着航空技术的发展,发动机的三大核心部件之一的燃烧室设计技术一直被人们所重视,如何降低燃烧室设计周期逐渐成为目前研究的热点,在目前的燃烧室初步设计中,基本都是先依据已有的经验公式进行设计,这部分工作完全可以由计算机代替,这... 详细信息

随着航空技术的发展,发动机的三大核心部件之一的燃烧室设计技术一直被人们所重视,如何降低燃烧室设计周期逐渐成为目前研究的热点,在目前的燃烧室初步设计中,基本都是先依据已有的经验公式进行设计,这部分工作完全可以由计算机代替,这样可以减少人工工作量,降低设计周期。发展燃烧室一维计算方法能够初步评价燃烧室性能,初步剔除不合理的燃烧室,在一维计算方法的基础上发展燃烧室优化方法能够减少数值仿真计算周期,从而降低燃烧室设计周期。本文将燃烧室初步设计过程程序化,并基于流体网络法开发燃烧室一维计算程序并基于遗传算法对燃烧室进行优化,主要展开了以下工作:1、整合国内外燃烧室设计资料,建立了三种环形燃烧室——直流、回流和折流的设计方法,包括整体尺寸设计、扩压器设计、火焰筒设计和雾化机构设计。基于这些方法,采用C语言开发燃烧室初步构型设计程序,并针对开发出的程序进行了界面设计,方便使用。采用三种现有的燃烧室对程序进行验证,根据输入的设计要求,采用程序能够完成三种燃烧室的构型设计计算,将程序计算结果与真实的燃烧室向对比,认为程序设计结果是合理的。2、介绍基于压力修正的燃烧室一维计算方法,并将这中方法程序化。这种方法可以快速计算出燃烧室各项参数,包括燃烧室流量分配计算、燃烧室气动热力参数计算和火焰筒壁温计算,在几分钟内就可以得出计算结果。在计算中,认为燃烧室的冷态流量分配和热态的一致,在此流量分配的基础上进行燃烧室热力参数和火焰筒壁温计算。采用现有的某微型燃烧进行程序的验证工作,与数值仿真结果对比,两者计算结果相差不大,验证了燃烧室一维计算程序可行性与准确性。3、基于遗传算法开发了燃烧室优化程序,程序可以优化燃烧室孔的直径,燃烧室相关参数的计算采用流体网络法进行。采用燃烧室效率、总压恢复系数、火焰筒壁温和火焰筒壁面冷却流量等燃烧室性能参数作为优化的约束。采用优化程序对某微型燃烧室进行优化,优化变量为火焰筒每排孔的孔径,优化目标是最大化燃烧效,优化后的微型燃烧室的燃烧效率从最初的0.958增加到0.972,其他几项的性能参数的波动均在合理的范围内,验证了优化程序的可行性与有效性。

关键词：燃烧室设计环形燃烧室流体网络法遗传算法燃烧室优化程序开发

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水空两用发动机燃烧室设计与研究

水空两用发动机燃烧室设计与研究

作者：黄安迪南昌航空大学

学位级别：硕士

水空两用飞机是早在二次世界大战中就被提出来的一个概念，早期苏联和美国都对这项技术有过初步的研究但最终因为技术过于超前而中断了研究。近年来随着材料、动力、控制技术的发展和应用需求的推动，又开始成为美国等一些国家的研究热... 详细信息

水空两用飞机是早在二次世界大战中就被提出来的一个概念，早期苏联和美国都对这项技术有过初步的研究但最终因为技术过于超前而中断了研究。近年来随着材料、动力、控制技术的发展和应用需求的推动，又开始成为美国等一些国家的研究热点。由于水空两用飞机的特殊性，其动力系统必须能够同时在空中和水下工作。根据上述要求，提出了进而设计出此新概念发动机，采用水空两用喷射发动机推进，其借鉴涡喷发动机技术进行改造，以实现空中喷气推进，水下喷水推进。具体设想是取消涡轮，改用电动压气机（空中模式）或水泵（水中模式），在空中采用高速电动压气燃油推进模式，在水下航行时则用低速电动泵配合燃烧室的钠或者其他金属与水反应进行推进。根据上述要求，在参考航空发动机燃烧室和水冲压发动机的基础上，设计了水空两用发动机燃烧室。并对其进行热力学计算、气动分析、结构尺寸的确定、水金属反应燃料的选择等;并给出结构原理图和三维模型图，阐述了全新的燃烧室工作原理。本文建立了水空两用发动机燃烧室工作过程的数学模型，并利用Fluent，采用SIMPLE算法分别对燃烧室空中模式和水中模式进行三维流场数值仿真，计算结果表明：①水空两用发动机燃烧室内流场均分布合理，符合燃烧规律，结果可靠、有效。②根据内流场燃烧情况，分别辅助确定了空中模式空气入口速度和水中模式进水口质量流率。③仿真结果能为燃烧室的优化乃至整个发动机的研制提供了理论依据。

关键词：燃烧室设计水空两用发动机数值模拟

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燃气轮机燃烧室设计方法及其性能研究

燃气轮机燃烧室设计方法及其性能研究

作者：杨安杰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

燃烧室作为燃气轮机的三大部件之一,其性能直接决定整机性能。近年来,随着燃气轮机向高温升、大功率、低排放的方向不断发展,基于原型改进的设计方法面临着一系列的困难和挑战,因此迫切需要发展自主成体系的燃烧室设计方法以满足整机对... 详细信息

燃烧室作为燃气轮机的三大部件之一,其性能直接决定整机性能。近年来,随着燃气轮机向高温升、大功率、低排放的方向不断发展,基于原型改进的设计方法面临着一系列的困难和挑战,因此迫切需要发展自主成体系的燃烧室设计方法以满足整机对匹配和服役的设计要求。同时,喷嘴作为燃烧室的重要部件,其雾化性能直接影响到燃烧室的油气掺混与燃烧组织,但其设计方法以及性能研究常独立于燃烧室设计方法之外,使得燃烧室设计方法缺乏完整性。针对上述问题,本文开展了以下几个方面的研究工作:(1)开展燃气轮机燃烧室设计方法和参数化多维建模研究,分析燃烧室三维建模与零维设计的关联度,基于给定的设计工况以及约束条件,采用压损法对燃烧室的结构尺寸进行设计;基于对燃烧室零维设计的研究,采用UG建模软件平台以实现燃烧室多维参数化建模,有利于进一步提高燃烧室设计效率。结果表明,燃烧室压力损失系数为3.78%,小于设计值5%,该燃烧室的性能符合设计要求。(2)开展离心喷嘴的雾化特性研究,设计雾化试验台,分析了喷嘴设计流程,讨论了进口压力对于对喷嘴雾化特性的影响,在试验基础上采用数值模拟的方法研究了进口压力、出口长度、出口直径对喷嘴雾化特性影响,得到了喷嘴的雾化特性参数。结果表明,随着进口压力与出口长度增大,雾化锥角增大;随着出口直径增大,雾化锥角先减小后增大。(3)开展燃烧室冷热态场的性能研究,基于设计的喷嘴和燃烧室,采用数值模拟的方法,研究扩压器与火焰筒的典型结构参数(扩张角、突扩间隙、火焰筒长度、流量分配、OTDF目标值)对燃烧室性能的影响。结果表明,扩张角和突扩间隙存在最佳值为16°和50mm,增加火焰筒长度与主燃孔和掺混孔流量占比可以改善出口温度分布。

关键词：燃气轮机燃烧室设计离心喷嘴参数化建模燃烧特性