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旋流杯文氏管长度对积碳的影响研究

推进技术 2015年第12期36卷 1833-1838页

作者：张弛田兴鹏林宇震王晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院/航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

研究了三个不同长度旋流杯文氏管的积碳特性。方案A,B,C文氏管喉道位置至喷嘴出口距离依次为6mm,8mm,10mm。通过热态燃烧试验定量比较了三个方案文氏管的积碳量,并利用数值模拟分析了文氏管长度对旋流杯内部及下游的热态流场,温度场以... 详细信息

研究了三个不同长度旋流杯文氏管的积碳特性。方案A,B,C文氏管喉道位置至喷嘴出口距离依次为6mm,8mm,10mm。通过热态燃烧试验定量比较了三个方案文氏管的积碳量,并利用数值模拟分析了文氏管长度对旋流杯内部及下游的热态流场,温度场以及积碳特性的影响。试验结果显示随着文氏管长度的增加,其内壁上的积碳量随之减小,方案C相较于方案A减小幅度达到99%。数值模拟结果则发现:文氏管长度对旋流杯下游流场及温度场影响较小,但是增加文氏管长度会使中心回流区上止点由上游喷嘴处向下游文氏管出口移动,文氏管喉道附近的负速度区域和高温区域减小,方案C相较于方案A负速度及温度峰值减小幅度分别达到99%和35%。因此,适当增加文氏管长度有利于减少燃油在文氏管上的积碳,对旋流杯的结构设计具有指导作用。

关键词：航空发动机燃烧室旋流杯文氏管积碳

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旋流杯结构对燃油雾化粒径的影响

航空动力学报 2021年第12期36卷 2568-2577页

作者：陈溯敏姜磊王彤胡宏斌王博涵姜向禹中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室北京100190 中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室北京100190 中国科学院轻型动力创新研究院北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为深入研究进气参数、旋流杯结构以及中心喷嘴与旋流杯文氏管的轴向配合对航空煤油雾化粒径的影响,采用LSA(laser size analyzer)-Ⅲ激光粒度分析仪在常温常压下对同向双级轴向旋流杯出口下游35mm处燃油索太尔平均直径(SMD)进行测量。... 详细信息

为深入研究进气参数、旋流杯结构以及中心喷嘴与旋流杯文氏管的轴向配合对航空煤油雾化粒径的影响,采用LSA(laser size analyzer)-Ⅲ激光粒度分析仪在常温常压下对同向双级轴向旋流杯出口下游35mm处燃油索太尔平均直径(SMD)进行测量。结果显示:随着旋流杯头部压降的增大,燃油SMD不断减小,但减小趋势不断变缓;叶片角在35°附近时,燃油粒径较小;内外两级旋流强度需相互匹配,两者共同影响燃油预膜与破碎;文氏管喉道直径影响了内级旋流强度及成膜质量,喉道直径与文氏管长度比在1.04~1.13内,燃油SMD较小;套筒扩张段限制喷雾运动,其值过大或过小都会导致燃油SMD增大;燃油喷嘴与文氏管装配位置影响液膜破碎质量。

关键词：燃气轮机燃烧室空气雾化喷嘴旋流杯索太尔平均直径(SMD) 激光粒度分析仪

旋流杯空气雾化喷嘴套筒出口形状对小型燃烧室点火性能的影响

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航空动力学报 2011年第8期26卷 1708-1712页

作者：罗国良宋双文胡好生彭剑勇中国航空工业集团公司中国航空动力机械研究所湖南株洲412002

对平滑和扩张套筒出口形状的旋流杯空气雾化喷嘴燃烧室点火性能进行了研究．这两种旋流杯空气雾化喷嘴中，涡流器是两个旋向相反的径向叶片涡流器，喷嘴为单油路离心喷嘴．采用单头部扇形燃烧室，在燃烧室进口为常温常压空气，燃烧室压... 详细信息

对平滑和扩张套筒出口形状的旋流杯空气雾化喷嘴燃烧室点火性能进行了研究．这两种旋流杯空气雾化喷嘴中，涡流器是两个旋向相反的径向叶片涡流器，喷嘴为单油路离心喷嘴．采用单头部扇形燃烧室，在燃烧室进口为常温常压空气，燃烧室压力降为0．1％～4．0％的条件下，研究了这两种设计的空气雾化喷嘴燃烧室的点火性能．研究发现，扩张套筒出口形状旋流杯燃烧室点火性能大大优于平滑出口套筒形状的点火性能，其原因是套筒出口形状影响了下游的流场和液雾散布，从而导致了点火性能的差异．

关键词：航空发动机燃烧室点火空气雾化喷嘴旋流杯

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旋流杯设计参数对燃烧性能的影响

航空动力学报 2014年第10期29卷 2355-2361页

作者：程明林宏军李锋中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所沈阳110015 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

通过三维数值模拟和试验相结合的方法,针对航空发动机主燃烧室开展了火焰筒头部旋流杯设计参数对燃烧室性能影响的研究,其关键设计参数为副旋流器相对进气量和旋流数,关注的燃烧性能包括出口温度场分布、NOx排放量等.结果表明:数值计算... 详细信息

通过三维数值模拟和试验相结合的方法,针对航空发动机主燃烧室开展了火焰筒头部旋流杯设计参数对燃烧室性能影响的研究,其关键设计参数为副旋流器相对进气量和旋流数,关注的燃烧性能包括出口温度场分布、NOx排放量等.结果表明:数值计算获得的规律与试验的结论基本一致.随着副旋流器相对进气量的增加,主燃烧室出口温度场逐渐恶化,而NOx排放量略有降低;副旋流器旋流数偏离基准设计值时,出口温度场恶化,而NOx排放量随旋流数的增加而增加.

关键词：旋流杯相对进气量旋流数 CFD分析和试验验证主燃烧室性能

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旋流杯燃烧室流场的数值与试验研究

工程热物理学报 2010年第4期31卷 701-704页

作者：徐榕程明赵坚行刘勇党新宪王锁芳南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所辽宁沈阳110015

本文在任意曲线坐标系下对旋流杯环形燃烧室冷态和两相燃烧全流程流场进行数值研究。采用RNG k-ε湍流模型,EBU-Arrhenius燃烧模型和六通量辐射模型模拟湍流燃烧过程;采用颗粒轨道模型模拟两相流动。为了验证数学模型与计算方法,本文还... 详细信息

本文在任意曲线坐标系下对旋流杯环形燃烧室冷态和两相燃烧全流程流场进行数值研究。采用RNG k-ε湍流模型,EBU-Arrhenius燃烧模型和六通量辐射模型模拟湍流燃烧过程;采用颗粒轨道模型模拟两相流动。为了验证数学模型与计算方法,本文还采用PIV测量燃烧室火焰筒内冷、热态流场,利用温度耙测量燃烧室出口温度径向分布,所得的计算值与试验数据符合较好,表明所用的各数学模型合理、计算方法可行,所得研究结果可为该类燃烧室的优化设计提供有用的依据。

关键词：旋流杯环形燃烧室 RNG k-ε模型 PIV测量数值模拟

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流通面积比对旋流杯油雾速度场的影响

航空动力学报 2017年第10期32卷 2338-2343页

作者：刘涛李文高卢克乾中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002

设计了3种不同一二级流通面积比的旋流杯试验件,在气压自模区工况下,运用粒子图像测速仪(PIV)对其出口油雾速度场进行测量,研究了不同流通面积比对旋流杯出口油雾速度场的影响,分析了油雾速度场的结构及其速度分布的变化规律。结果表明... 详细信息

设计了3种不同一二级流通面积比的旋流杯试验件,在气压自模区工况下,运用粒子图像测速仪(PIV)对其出口油雾速度场进行测量,研究了不同流通面积比对旋流杯出口油雾速度场的影响,分析了油雾速度场的结构及其速度分布的变化规律。结果表明:随着一二级流通面积比的增加,旋流杯出口油雾速度场呈现出回流区面积和回流区长度逐渐变小、回流速度逐渐变大、出口射流张角逐渐减小的趋势。此外,从径向速度沿径向分布可以看出,随着流通面积比的增加油雾速度场的抗偏斜能力具有增强的趋势。

关键词：旋流杯流通面积比粒子图像测速仪(PIV) 油雾速度场中心回流区

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文氏管出口张角对旋流杯性能的影响研究

推进技术 2020年第8期41卷 1756-1764页

作者：吴施志王志凯石小祥江立军曹俊中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为了研究文氏管出口张角对旋流杯综合性能的影响,对不同文氏管出口张角的双级旋流杯开展了流量特性、下游流场和雾化性能试验,并借助仿真对试验结果进行了分析。结果表明:文氏管出口张角对旋流杯流量以及流量系数无显著影响。回流区外... 详细信息

为了研究文氏管出口张角对旋流杯综合性能的影响,对不同文氏管出口张角的双级旋流杯开展了流量特性、下游流场和雾化性能试验,并借助仿真对试验结果进行了分析。结果表明:文氏管出口张角对旋流杯流量以及流量系数无显著影响。回流区外侧扩张锥面轴向速度随出口张角的增大先增后减。出口张角的存在可增大文氏管出口湍动能,强化两级旋流气体之间相互剪切作用进而改善雾化性能,存在一个最佳的角度(本文研究参数范围内,该值为56°)使得液雾平均粒径最小且液滴尺寸分布最均匀。拟合了关于文氏管结构的可用于预估双级旋流杯SMD值的模型公式,预估值与试验值吻合较好,相对误差小于20%。

关键词：旋流杯文氏管综合性能预膜式雾化预估公式

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一级旋流偏置对双旋流杯下游流场的影响

北京航空航天大学学报 2016年第6期42卷 1244-1249页

作者：刘成川许全宏于博文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京100083

双旋流杯具有良好的综合燃烧性能,在航空发动机燃烧室中已获得广泛应用。但其在装配过程中不可避免地会出现细微的安装误差,为了研究这些细微误差是否会对燃烧性能产生影响,需要更细致地研究双旋流杯局部结构和气动特征对下游流场的影... 详细信息

双旋流杯具有良好的综合燃烧性能,在航空发动机燃烧室中已获得广泛应用。但其在装配过程中不可避免地会出现细微的安装误差,为了研究这些细微误差是否会对燃烧性能产生影响,需要更细致地研究双旋流杯局部结构和气动特征对下游流场的影响作用。因此,本文在常温常压条件下采用粒子图像测速(PIV)技术测试了双旋流杯下游冷态流场,探究一级旋流偏置对反向双旋流杯下游流场的影响规律。结果表明,随着一级旋流偏置距离的增加,在无量纲偏置量下游流场无变化,而当继续增加一级旋流的偏置距离时,下游流场会出现明显的偏移,这对旋流器的安装调试提供了参考。

关键词：航空发动机燃烧室旋流杯粒子图像测速(PIV)技术旋流偏置

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一级旋流强度对双旋流杯下游油气分布的影响

推进技术 2014年第11期35卷 1482-1487页

作者：于博文张弛杨谦许全宏林宇震北京航空航天大学能源与动力工程学院/航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

为了改善双旋流杯点火性能,需要优化其下游的流场和油雾场。利用激光粒子动态分析技术(PDA)测量基准双旋流杯下游的流场和油雾场,据此提出一级旋流器旋流数仅增大6.7%,但切向动量矩减小44%的改进方案,并进行了流场和油雾场对比试验。试... 详细信息

为了改善双旋流杯点火性能,需要优化其下游的流场和油雾场。利用激光粒子动态分析技术(PDA)测量基准双旋流杯下游的流场和油雾场,据此提出一级旋流器旋流数仅增大6.7%,但切向动量矩减小44%的改进方案,并进行了流场和油雾场对比试验。试验结果表明:减小双旋流杯一级旋流切向动量矩会使旋流杯下游流场结构发生较大变化,使其从收扩型转变为扩张型,同时减小油雾的索太尔平均直径(SMD);当与旋流杯出口距离超过2.5倍文氏管喉道直径时,流场输运和油滴蒸发作用增强,使得油雾分布更加均匀,燃油SMD更小。在航空发动机燃烧室双旋流杯设计中,不仅要考虑传统的旋流数概念,还应考虑各级切向动量矩的综合影响作用。

关键词：航空发动机燃烧室旋流杯旋流数切向动量矩