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中心分级低污染燃烧室贫油熄火模型

航空动力学报 2023年第5期38卷 1038-1046页

作者：肖为中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为了准确掌握中心分级燃烧室火焰稳定边界的影响因素,建立中心分级燃烧室贫油熄火边界预测模型,对中心分级燃烧室的熄火过程进行了试验与理论研究。研究获取了燃烧室结构、雾化和工况参数对燃烧室贫油熄火边界的影响规律,建立并验证了... 详细信息

为了准确掌握中心分级燃烧室火焰稳定边界的影响因素,建立中心分级燃烧室贫油熄火边界预测模型,对中心分级燃烧室的熄火过程进行了试验与理论研究。研究获取了燃烧室结构、雾化和工况参数对燃烧室贫油熄火边界的影响规律,建立并验证了中心分级燃烧室熄火半经验预测模型。结果表明:相比反向涡流器,同向涡流器下游具有更大的回流区、更低的回流速度和更长的停留时间,从而减弱了主燃级与值班级之间的湍流交换,导致同向旋流火焰的贫油熄火性能明显优于反向旋流火焰的熄火性能。中心分级燃烧室熄火边界预测模型对单头部和全环燃烧室熄火性能预测的最大误差为20%,满足燃烧室工程设计需要。

关键词：中心分级低污染燃烧室贫油熄火湍流交换

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不同雾化特性下燃烧室贫油熄火特性试验

航空动力学报 2022年第11期37卷 2501-2512页

作者：王惜伟黄勇刘云峰邬雨帆王洪妍北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

为了研究雾化特性对贫油熄火性能的影响,对喷雾火焰进行了试验研究。在双轴向和双径向旋流器燃烧室中,分别测量了不同喷嘴的熄火极限和出口温度,并估算了燃烧效率。结果表明:①不同结构和喷嘴的燃烧室熄火性能有很大差异,双径向燃烧室... 详细信息

为了研究雾化特性对贫油熄火性能的影响,对喷雾火焰进行了试验研究。在双轴向和双径向旋流器燃烧室中,分别测量了不同喷嘴的熄火极限和出口温度,并估算了燃烧效率。结果表明:①不同结构和喷嘴的燃烧室熄火性能有很大差异,双径向燃烧室的熄火性能普遍优于双轴向;②雾化特性中的索太尔平均直径、液滴速度、喷雾空间分布等参数都影响着贫油熄火极限,仅靠索太尔平均直径无法代表所有雾化特性对贫油熄火性能的影响;③空心喷雾使得火焰根部远离回流区,实心喷雾使得火焰根部集中在回流区;④不同雾化特性的燃烧室在接近贫油熄火时的燃烧效率和出口温度有很大不同。熄火时的出口温度代表了理想的贫油熄火极限。燃烧效率反映了燃烧室实际贫油熄火极限与理想熄火极限之间的差距。

关键词：雾化特性旋流稳定燃烧室贫油熄火燃烧效率出口温升

基于Damk?hler数的支板稳定器贫油熄火分析方法研究

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推进技术 2023年

作者：赵庆军贾鑫胡斌石强雒伟伟赵巍中国科学院工程热物理研究所分布式冷热电联供系统北京市重点实验室中国科学院大学航空宇航学院中国科学院工程热物理研究所轻型涡轮动力全国重点实验室

稳定器的贫油熄火边界预测对于燃烧室的设计具有重要意义。本文开展了支板稳定器的贫油熄火试验，得到了来流温度473～623 K，空气流速在60～130 m/s下的贫油熄火边界。通过数值模拟得到燃烧室的反应场和流场分布，分析了近熄火和稳定... 详细信息

稳定器的贫油熄火边界预测对于燃烧室的设计具有重要意义。本文开展了支板稳定器的贫油熄火试验，得到了来流温度473～623 K，空气流速在60～130 m/s下的贫油熄火边界。通过数值模拟得到燃烧室的反应场和流场分布，分析了近熄火和稳定燃烧工况时Damk?hler数的分布特性。结果表明，流动时间尺度在不同燃油流量下变化不大，化学时间尺度随燃油流量的降低而增大，在近熄火时，Damk?hler数大于1的区域为两条明显的带状分布，仅在剪切层保持较高水平，回流区难以加热剪切层的新鲜混气，导致最终熄火；基于CO质量分数确定的关键反应区与实际火焰具有较好的一致性。不同熄火工况下反应区内的平均Damk?hler数在1左右波动，最大误差22%，证明基于Damk?hler数的贫油熄火分析方法能够揭示贫熄特征，为解决实际熄火预测提供基础。

关键词：燃烧室支板稳定器贫油熄火关键反应区剪切层

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高温升燃烧室流动与贫油熄火过程的影响规律

航空发动机 2022年第2期48卷 76-82页

作者：陈坚李建中胡阁陈霖周廷贵州理工学院航空航天工程学院贵阳550003 江苏省航空动力系统重点实验室南京210016

为了研究高温升燃烧室在冷态和燃烧状态下的流动差异及其对贫油熄火过程的影响规律,采用粒子图像测速法(PIV)和高速相机对2种状态下流场结构及贫油熄火过程进行测量。结果表明:主燃孔和掺混孔射流与头部旋流存在相互作用,使得燃烧室流... 详细信息

为了研究高温升燃烧室在冷态和燃烧状态下的流动差异及其对贫油熄火过程的影响规律,采用粒子图像测速法(PIV)和高速相机对2种状态下流场结构及贫油熄火过程进行测量。结果表明:主燃孔和掺混孔射流与头部旋流存在相互作用,使得燃烧室流动处于自模化状态,其流场结构不随压损的改变而变化,但速度值随着压损的增大而提高;当量比的变化不会影响在燃烧状态下的流场结构,但影响速度值,且燃油喷射对头部流场存在一定影响;在冷态和燃烧状态下流场结构的差异最主要体现在局部回流区和气流速度上,燃烧状态下的轴向正速度约为冷态时的5~7倍,径向速度约为10倍;气流的流动方式对贫油熄火过程影响显著,在局部漩涡和垂直气流作用的区域火焰首先熄灭。

关键词：高温升燃烧室流动特征贫油熄火航空发动机

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预燃级旋流数对TeLESSⅡ燃烧室贫油熄火性能影响

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北京航空航天大学学报 2018年第6期44卷 1265-1272页

作者：肖荣洪林宇震张弛北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

北京航空航天大学发展的Te LESSⅡ低排放燃烧室采用中心分级的布局方式,其中心为经典的旋流杯结构预燃级,为燃烧室提供稳定的点火源,预燃级外圈采用预混设计的单级轴向旋流器的主燃级以降低排放。研究了预燃级一级旋流器和二级旋流器的... 详细信息

北京航空航天大学发展的Te LESSⅡ低排放燃烧室采用中心分级的布局方式,其中心为经典的旋流杯结构预燃级,为燃烧室提供稳定的点火源,预燃级外圈采用预混设计的单级轴向旋流器的主燃级以降低排放。研究了预燃级一级旋流器和二级旋流器的旋流数组合对燃烧室熄火性能的影响,研究表明预燃级的设计在中心分级低排放燃烧室火焰稳定中扮演重要角色。在常温常压条件下的单头部燃烧室上测量贫油熄火油气比,并通过数值计算对比分析不同方案在熄火时的气动热力特征。研究表明:回流区总温越高燃烧室贫油熄火油气比越低,二级旋流数减少有利于火焰和流场的耦合,从而提高回流区火焰稳定,拓宽贫油熄火边界。一级旋流数增加贫油熄火油气比不是随之降低。

关键词：中心分级燃烧室预燃级旋流数旋流杯贫油熄火

结构参数对蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能的影响及其预测方法研究

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推进技术 2017年第12期38卷 2753-2760页

作者：刘冉刘玉英高昭北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为了拓宽蒸发式火焰稳定器的贫油熄火边界,在0.14~0.3Ma及483K的来流条件下,试验研究了裙板长度及头部开孔率对贫油熄火性能的影响。采用冷态流场数值模拟结合蒸发式火焰稳定器燃烧负荷参数的方法分析与预测蒸发式稳定器贫油熄火性能。... 详细信息

为了拓宽蒸发式火焰稳定器的贫油熄火边界,在0.14~0.3Ma及483K的来流条件下,试验研究了裙板长度及头部开孔率对贫油熄火性能的影响。采用冷态流场数值模拟结合蒸发式火焰稳定器燃烧负荷参数的方法分析与预测蒸发式稳定器贫油熄火性能。研究结果表明,裙板减小了稳定器头部进气量且增加了局部回流区的体积,减小了燃烧负荷参数,因此裙板长度为32.5mm的稳定器贫油熄火特性优于不带裙板的火焰稳定器。蒸发式火焰稳定器随着头部开孔率增大,头部进气量增加,因此燃烧负荷参数增大,头部开孔率6.4%的稳定器贫油熄火特性优于头部开孔率9%的火焰稳定器。不同结构参数的蒸发式火焰稳定器的无量纲燃烧负荷参数与贫油熄火局部油气比成线性关系,可以用于预测不同结构参数的蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能。

关键词：蒸发式火焰稳定器裙板头部开孔率贫油熄火燃烧负荷参数

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三级轴向旋流器燃烧室的贫油熄火性能试验

航空动力学报 2015年第2期30卷 356-361页

作者：丁国玉安伯堃何小民赵自强金义薛冲南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 哈尔滨东安发动机(集团)有限公司哈尔滨150066

对三级轴向旋流器燃烧室进行了不同进口速度、进口温度、三级轴向旋流器旋向组合和空气流量分配下的贫油熄火性能试验.研究结果表明:随着进口速度、进口温度的增加,三级轴向旋流器燃烧室的贫油熄火油气比减小,进口温度的升高对贫油熄火... 详细信息

对三级轴向旋流器燃烧室进行了不同进口速度、进口温度、三级轴向旋流器旋向组合和空气流量分配下的贫油熄火性能试验.研究结果表明:随着进口速度、进口温度的增加,三级轴向旋流器燃烧室的贫油熄火油气比减小,进口温度的升高对贫油熄火性能的影响显著;相同进口速度下旋向组合为逆时针-逆时针-顺时针方案的贫油熄火油气比比旋向组合为顺时针-逆时针-顺时针方案的贫油熄火油气比约高50%;内旋流器空气流量的减小可使得贫油熄火油气比有所减小,但减小的幅度不大.

关键词：三级轴向旋流器燃烧室贫油熄火油气比燃烧室性能

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中心分级燃烧室贫油熄火试验研究与数值模拟

推进技术 2020年第3期41卷 642-649页

作者：刘威王成军郑顺于雷曾文陈保东沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136

为研究三级旋流器下中心分级燃烧室贫油熄火性能,常压下针对在不同进气速度以及旋流器几何参数下中心分级燃烧室贫油熄火特性进行了试验研究与数值模拟,获得了在一定条件下的贫油熄火规律。试验结果表明:随着进气速度增大到35m/s时,贫... 详细信息

为研究三级旋流器下中心分级燃烧室贫油熄火性能,常压下针对在不同进气速度以及旋流器几何参数下中心分级燃烧室贫油熄火特性进行了试验研究与数值模拟,获得了在一定条件下的贫油熄火规律。试验结果表明:随着进气速度增大到35m/s时,贫油熄火油气比减小至0.0070,说明进气速度对贫油熄火起重要作用;值班级旋向相反时贫油熄火油气比(A方案为0.0066,B方案为0.0071)均小于同向时(C方案为0.0078,D方案为0.0074),且A方案最小,说明值班级旋向对贫油熄火性能有明显的影响,值班级反向时熄火特性最好,且主燃级旋向对其作用不大,最佳旋向组合为A方案,即值班级1,2级叶片旋向反向,值班级2级叶片与主燃级叶片旋向相同;值班级1,2级叶片角度增大贫油熄火油气比分别下降了将近4%和9%,其熄火特性变好。数值模拟计算结果与试验结果熄火规律变化一致。

关键词：燃烧室贫油熄火旋流器旋向组合叶片角度

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驻涡加力燃烧室贫油熄火性能的影响

航空动力学报 2021年第9期36卷 1932-1941页

作者：谭云川钟华贵孙瑞礼孙海涛中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院四川绵阳621300

为了研究驻涡加力燃烧室的贫油熄火性能,设计了三种不同方案的凹腔结构,进行了贫油熄火(LBO)性能试验。采用航空煤油作为燃料,试验中的主要研究参数如下:外内涵进气压比在0.97~1.07之间变化;主流马赫数在0.13~0.20之间变化。研究结果表... 详细信息

为了研究驻涡加力燃烧室的贫油熄火性能,设计了三种不同方案的凹腔结构,进行了贫油熄火(LBO)性能试验。采用航空煤油作为燃料,试验中的主要研究参数如下:外内涵进气压比在0.97~1.07之间变化;主流马赫数在0.13~0.20之间变化。研究结果表明:驻涡加力燃烧室贫油熄火油气比随着外内涵进气压比的增加而增加,随着主流马赫数的增大而增加,并且在马赫数较大时,变化幅度增大;在驻涡区上部分区域,轴向平均绝对速度越小,以及主涡涡心位置在一定范围内更贴近凹腔后壁面,驻涡加力燃烧室的贫油熄火性能更优。

关键词：凹腔驻涡加力燃烧室贫油熄火航空煤油油气比