【摘 要】
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燃烧室是航空发动机的核心部分,其头部结构是影响燃烧室稳定性的主要因素之一。旋流器是燃烧室头部设计中最常采用的产生中心回流区及稳定火焰的结构,旋流器对燃料雾化特性、燃烧室内部流场、出口生成物排放、出口温度品质、燃烧效率等有重要影响。其中,扩张式旋流器是现代航空发动机中较为领先的结构,本文通过优化燃烧室的头部结构为进一步研究中心分级燃烧室提供参考。本文采用数值仿真和实验手段对带有扩张角度旋流器的中心分
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燃烧室是航空发动机的核心部分,其头部结构是影响燃烧室稳定性的主要因素之一。旋流器是燃烧室头部设计中最常采用的产生中心回流区及稳定火焰的结构,旋流器对燃料雾化特性、燃烧室内部流场、出口生成物排放、出口温度品质、燃烧效率等有重要影响。其中,扩张式旋流器是现代航空发动机中较为领先的结构,本文通过优化燃烧室的头部结构为进一步研究中心分级燃烧室提供参考。本文采用数值仿真和实验手段对带有扩张角度旋流器的中心分级燃烧室进行了流场和温度场的研究。首先,采用粒子图像测速法（PIV,Particle Image Velocimetry）验证所采用湍流模型的准确性。其次,采用全场颗粒粒径-速度测量系统（GSV,Global Sizing Velocimetry）测定喷嘴雾化参数如雾化细度、喷雾张角等。第三,利用数值仿真对扩张式旋流器燃烧室进行计算,计算中湍流模型选用实验验证的Realizable k-ε模型,燃烧模型选用概率密度函数模型,辐射模型采用热通量P1模型,喷雾模型采用离散项模型,雾化参数由实验给定。计算方法采用SIMPLE方法求解压力-速度耦合,对流项采用二阶迎风格式,隐式分离求解。研究结果表明:燃烧室头部结构中主燃级旋流器扩张角度对冷态流场影响较大,其旋流器扩张角度越大,中心回流区越小;值班级旋流器第一级、第二级叶片安装角对中心回流区的影响不如主燃级旋流器扩张角度大;值班级旋流器第一级、第二级叶片安装角度分别为40°到45°、50°到55°时对燃油雾化和点火效果较好。主燃级旋流器扩张角度为15°到20°时,燃烧室内部流场、出口温度品质较好。
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