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航空动力学报 2024年第3期39卷 52-61页

作者：李昊刘勇张祥王旭怀杨晨刘重阳南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000

为分析贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室的燃烧不稳定(CI)特征,通过对三维亥姆霍兹方程进行了三种不同程度的简化:平均温度场和导入CFD温度场的无源项方程,以及导入燃烧流场特征的有源项方程,分别对单头部LPP燃烧室模型进行了三维频域特征数... 详细信息

为分析贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室的燃烧不稳定(CI)特征,通过对三维亥姆霍兹方程进行了三种不同程度的简化:平均温度场和导入CFD温度场的无源项方程,以及导入燃烧流场特征的有源项方程,分别对单头部LPP燃烧室模型进行了三维频域特征数值仿真。结果表明:燃烧室内的温度分布是燃烧室声学特征频率的重要影响因素,释热率源项对主频无影响。相比于仅设置平均温度场,导入CFD三维温度场可以获得与实验频率更吻合的结果,精度提高了5%。采用解耦方式求解频域方程能够快速建立声学系统与燃烧流场间的联系,释热率和迟滞时间的空间分布特征表现在亥姆霍兹方程的源项,其对预测燃烧室固有频率没有影响,但是能够获得详细声压分布特征。

关键词：贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室声学特征频率燃烧不稳定(CI) 声学有限元计算热声耦合

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封闭旁支管路流声耦合特性研究及优化

封闭旁支管路流声耦合特性研究及优化

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作者：殷文慧哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

核电系统一回路主管线中的流动介质具有高温高压特性,为保障核电系统运行安全性,应避免管线超压运行,因此在主管道特定位置安装封闭旁支管结构的泄压管线。在某些特定负荷运行工况下,封闭旁支管经常出现异常振动问题,从而引起连接部件... 详细信息

核电系统一回路主管线中的流动介质具有高温高压特性,为保障核电系统运行安全性,应避免管线超压运行,因此在主管道特定位置安装封闭旁支管结构的泄压管线。在某些特定负荷运行工况下,封闭旁支管经常出现异常振动问题,从而引起连接部件高周疲劳失效,导致核电系统无法正常运行。在核电系统国产化进程中,考虑到核反应堆的安全性,探究封闭旁支管路异常振动的形成原因、产生机理和发生规律,对核电系统安全运行具有重要的工程意义。本文采用实验与数值计算相结合的方法,以封闭旁支管路为研究对象,对管路内部流场分布特性、声学传递特性及响应特性进行研究,利用数值计算方法探究封闭旁支管异常振动的机理,并提出优化方案。主要工作如下:(1)封闭旁支管路流场激励源特性分析。首先,搭建封闭旁支管原理台架和模型,通过实验测量结果和数值计算结果对比,验证数值模型和方法的可行性。然后,参考原理模型相关参数建立管线实际模型,并进行瞬态流场计算,监测主管道与支管交界三通位置的流动特性和压力脉动特性,探究三通位置漩涡产生、发展至脱落的机理及影响因素。最后,从时域、频域分别对监测数据进行处理,由流动的时域结果可知,三通位置前缘形成规律性的涡团,涡团向后缘运动发展并破碎;由压力脉动频谱可知,漩涡脱落频率与主管道流速呈正相关,与流体温度无直接相关性,不同流速下斯特劳哈尔数近似为常数。(2)封闭旁支管路声学传递特性和响应分析。首先,研究不同温度、阀门不同开闭状态下的封闭旁支管路声学传递特性,得到其固有声学频率特征。然后,提取三通位置的压力频谱作为声学激励源,计算并分析封闭旁支管路声学响应特性。最后,综合分析流场的激励源特性和声场响应特性可知,在特定温度,特定阀门开闭状态下,旁支管的声腔对流场产生的21 Hz左右的压力脉动具有放大作用,封闭旁支管路异常振动是由于流致声共振引起的。(3)分别从流场激励源、声学特性提出优化方案。通过增加支管直径及增大后缘倒角改变漩涡脱落进程,优化流体的反馈作用,降低漩涡脱落频率;改变压力波传递进程优化声场,改变支管有效连接长度降低声学特征频率,同管路内流场激励频率错开。

关键词：封闭旁支管路漩涡脱落频率声学特征频率流致声共振结构优化

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