【摘 要】
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随着航空动力燃烧技术的发展,航空发动机加力燃烧室呈现出与涡轮后框架一体化的趋势。在越来越紧凑的燃烧室中,实现高效低阻的掺混和扩压显得尤为重要。漏斗混合扩压器以其较强的掺混能力和结构优势,在新一代发动机中有较为广泛的应用前景。本文通过数值计算和试验研究相结合的方法,开展了气动参数与结构参数对漏斗混合扩压器下游流场特性和掺混特性的影响研究,获得的主要结论如下:(1)漏斗混合扩压器下游同时存在涡流掺混区
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随着航空动力燃烧技术的发展,航空发动机加力燃烧室呈现出与涡轮后框架一体化的趋势。在越来越紧凑的燃烧室中,实现高效低阻的掺混和扩压显得尤为重要。漏斗混合扩压器以其较强的掺混能力和结构优势,在新一代发动机中有较为广泛的应用前景。本文通过数值计算和试验研究相结合的方法,开展了气动参数与结构参数对漏斗混合扩压器下游流场特性和掺混特性的影响研究,获得的主要结论如下:(1)漏斗混合扩压器下游同时存在涡流掺混区和剪切掺混区。漏斗下游会产生一对旋向相反的流向涡对,支板下游形成剪切掺混层。沿程发展过程中两掺混区域逐渐融合,混合效率逐渐增加,总压损失不断变大。在一定范围内同样混合效率下,损失增加时掺混速度加快。由流向涡形成的涡流掺混区是影响内外涵气流掺混的主要因素,流向涡的位置和旋转强度是造成掺混差异的主要原因。涡流掺混区域会抑制中心截面的流动分离,在周期截面处分离先被加剧,后被抑制。(2)气动参数中涵道比对混合扩压器下游流场影响较大,涵道比为0.5时性能较好。温度比降低,总压损失减小,出口压力对混合扩压器性能影响不大。(3)进气冲角与进口面积对漏斗射流穿透深度有一定影响。混合效率与流向涡发展过程受到壁面影响程度有关,其值在z/L=0.72处变化幅度均在3%左右,总压损失随进气冲角的增加或进口面积的减小而增加。进口长宽比改变,流场结构略有变化,混合扩压器下游性能基本没有变化。漏斗轴向安装位置对漏斗射流穿透深度基本没有影响,混合效率大小和变化趋势基本相同,只是轴向位置发生了改变,总压损失随轴向位置的增加而增加。漏斗高度改变,混合效率与流向涡发展过程受到壁面影响程度大小有关,总压损失基本不变。论文获得的研究成果可以为漏斗混合扩压器的设计提供有价值的参考。
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