放大型喷嘴对航空发动机燃烧性能的影响

对比研究了某型航空发动机燃烧室点火电嘴附近的放大型喷嘴流量放大比例(δ)对燃烧性能的影响,主要包括:燃烧室出口温度分布、高空点火特性和慢车贫油熄火特性。试验结果表明:随着放大型喷嘴流量放大比例的减小,燃烧室出口温度分布的均匀性提高,出口温度分布系数(OTDF)减小;燃烧室高空点火特性受放大型喷嘴流量放大比例的影响较小,可以忽略不计;燃烧室慢车贫油熄火油气比随放大型喷嘴流量放大比例的增大而变小,并且一组放大型喷嘴中流量放大比例最大的喷嘴对其影响最为显著。     

燃气分析系统优化设计及应用研究

为了实现高温、高压环境下航空发动机燃烧室出口温度、燃烧效率、污染排放等性能参数的准确测量,对现有的燃气取样及分析系统进行了优化设计,对数据后处理方法进行了修正,并建立了适用于燃烧室出口温度计算的全成分焓值守恒法。基于贫油直接喷射低污染燃烧室对燃气分析系统和数据后处理方法进行了性能评估和应用研究。研究结果表明:优化后的燃气分析系统符合国际民航组织的污染排放测量要求,并且该系统响应时间快、数据有效性高;通过对比燃气分析法和传统测量方法,燃气分析法精度更高、工作范围更宽、稳定性更好,能够准确评估燃烧室出口温度、燃烧效率和污染排放等性能。     

微型涡喷发动机燃烧室全覆盖气膜冷却

为了延长微型涡喷发动机燃烧室的使用寿命,针对燃烧室壁面高温区进行全覆盖气膜冷却研究. 在KJ-66微型涡喷发动机试车实验的基础上,比较实际燃烧工况下,排布方式和燃烧室外环的扩张孔对气膜冷却效果及燃烧室整体性能的影响. 结果表明,在实际微型涡喷发动机模型中,顺排的平均综合冷却效率低于叉排,但对壁面的综合降温效果优于叉排. 随着扩张孔出口直径的增大,气膜冷却效果逐渐改善,但会影响燃烧室出口温度分布的均匀性. 由于燃烧室后排冷却孔的影响,二次流射入主流会发生偏转,提升了气膜的冷却效果. 整体而言,全覆盖气膜冷却在实际燃烧工况下对燃烧室壁面有着很好的冷却作用,扩张型气膜孔能够有效改善燃烧室外环的气膜冷却效果.     

蒸发型双腔燃烧室的实验研究

本文是一种新型的油膜蒸发式双腔燃烧室的实验研究报告.这种燃烧室计划用予高温热风洞装置中,以提供稳定均匀的热气流。文中首先介绍了燃烧室及其头部预蒸发装置的设计特点.通过水流显示获得了这种双腔燃烧室的头部流动模型.试验过程中,燃烧情况良好,火焰短;即使燃烧室在余气系数为2.8的富油情况下工作,火焰仍为淡蓝色;燃烧效率几乎不随油气比改变而变化。为使内外腔的火焰吹熄特性趋予一致,做了大量的工作;最后找到了控制两腔稳定性的有效措施.对起动点火装置的位置和火炬喷入方式进行了探索,并获得了良好的起动性能.燃烧室的最高工作温度接近1100℃;而且当出口温度为950℃时,在整个出口截面上温差不超过±45℃,温度场系数不大于0.07。本实验研究为上述目的提供了实用的燃烧室设计.同时,实验所得到的经验对于发展类似型式的燃气轮机燃烧系统也具有参考价值。     

超紧凑燃烧室燃烧组织方式影响燃烧性能的数值研究

以试验室的超紧凑燃烧室设计模型为研究对象,用Realizable k-ε湍流模型模拟高速旋转湍流,用非预混燃烧的混合分数/PDF模型模拟燃烧反应。通过超紧凑型燃烧室在贫油燃烧、化学当量比燃烧和富油燃烧等不同燃烧组织方式下的燃烧温场、出口温度场品质、燃烧效率以及污染物排放等燃烧性能的对比分析,研究了不同的燃烧组织方式对超紧凑燃烧室的燃烧性能影响。贫油燃烧组织方式对环形凹腔内燃烧影响较大,对于当量比增大的富油燃烧组织方式,火焰在凹腔底部连通,并通过叶片径向斜槽与一次空气流混合并实现完全燃烧;贫油燃烧方式的燃烧效率、出口温度品质和污染物排放等燃烧性能较好。计算结果与他人试验结果在燃烧室中央区域符合较好,对UCC燃烧室设计具有参考价值。     

过贫当量比下贫预混旋流燃烧室点火燃烧特性

为确保贫预混旋流燃烧室能在过贫当量比条件下具有良好的点火性能,基于不同的点火燃料比,对贫预混旋流燃烧室在过贫当量比为0.013~0.502条件下的点火燃烧特性进行了实验研究.结果表明:在点火燃料比为10%、15%和20%条件下,贫预混旋流燃烧室能够分别在当量比区间为0.063~0.251、0.042~0.377和0.050~0.502内成功点火,并通过实验结果拟合计算出最小点火当量比分别为0.063、0.039和0.011;而燃烧室在点火燃料比为5%条件下均点火失败;随着当量比的减小,由于空气流量的增加而导致燃烧室出口温升逐渐减小,燃烧室烟气排放中CH4和CO浓度增加,燃烧效率也随之降低;虽然燃烧室在高点火燃料比时能够在更贫的当量比条件下点火成功,但由于过多的空气流量而导致燃烧室燃烧效率降低和污染物排放增多.保持一定的点火燃料流量对贫预混旋流燃烧室在过贫当量比条件下高效快速启动十分有利.     

燃料分配对燃气轮机燃烧室燃烧特性影响的研究

应用燃烧试验台完成了某重型燃气轮机DLN(Dry-low NOx)燃烧室烧天然气时,燃料分配比例对燃烧特性影响的试验研究。试验结果表明:对于预混-扩散混合燃烧燃烧室,在总余气系数不变的情况下,增加预混燃料比例有利于燃烧室出口温度场均匀性提高,特别是周向温度分布系数(OTDF)对燃料分配比例尤为敏感;仅靠增加预混燃料不能降低NOx含量,预混均匀性是决定NOx的关键因素。这一结论为燃机的设计、改进提供了可靠参考和依据。     

航空发动机催化燃烧技术发展趋势

针对民用航空发动机污染物排放的现状,介绍了催化燃烧技术在航空发动机上应用的发展趋势。基于污染物生成机理及控制原理阐述了催化燃烧的污染物控制方法,回顾了催化燃烧技术的发展现状,并分析了催化燃烧技术在民用航空发动机上应用的可行性。采用催化燃烧技术的催化-预混分级燃烧室已经进行了常压和加压的实验测试,其排放达到了超低排放水平,证明了催化燃烧室的发展潜力。要实现催化燃烧技术在民用航空发动机上的应用还需要在地面试验台上对各种运行工况进行测试,并建立可预测催化剂性能的数学模型,对燃烧室内的混合、流动、燃烧及他们之间的相互作用开展深入的研究,建立可对催化剂老化性能进行预测的数值模型。     

蒸发型双腔燃烧室和单管燃烧室排气污染性能的比较

为了探讨蒸发型燃烧室的排气污染性能及其生成特点,本文对两种类型的实用燃烧室——蒸发型双腔燃烧室和单管燃烧室进行了排放试验研究。采用常规测试方法,对贫油条件下两燃烧室排气成分中的氮氧化物(NO_x=NO NO_2)和二氧化碳(CO_2)浓度及燃烧室的燃烧效率进行了测量。结果表明:在实验条件下,蒸发型双腔燃烧室的排气污染性能优于单管燃烧室;前者中的NO_x与T_3~*呈非指数关系,即随T_3~*增加,NO_x的上升速率变小,从而有利于抑制较高温度下NO_x的产生。     

活塞航空发动机复合增压技术仿真分析

为研究复合增压条件下活塞航空发动机高空性能,建立某型活塞航空发动机复合增压GT-POWER仿真模型并验证模型的准确性,对不同增压条件下的发动机高空特性进行分析。仅在一级涡轮增压条件下,发动机在5 000 m高空时,和地面工况相比,压力峰值降低26%且后燃现象严重,同时缸内温度上升,发动机热负荷显著增加,发动机功率下降。在复合增压条件下,高空时缸内压力得到恢复,缸内温度趋于地面工况,发动机功率得到恢复。该发动机搭载某轻型飞机进行高空试飞后,在7 600 m高空功率仍可保持80%的功率,验证复合增压技术满足高空飞行的需求。     

活性组分对丙烷燃烧影响的数值研究

等离子体助燃是一项能有效缩短点火延迟时间、提高燃烧效率和燃烧稳定性的新技术,可应用于航空发动机和汽车内燃机。为研究非平衡等离子体对丙烷燃烧的强化作用,建立了化学动力学模型,计算分析了非平衡等离子体中所含活性组分对丙烷燃烧的点火延迟时间和层流火焰传播速度的影响。计算结果表明:在丙烷/氧气/氩气预混气体中加入活性粒子(O、OH、NO)和自由基(CH2、CH3),混合气体的点火延迟时间减小2～3个量级,加入1%NO后,燃烧过程中活性中间体(O、OH、CH、CH2、CH3)的摩尔浓度会明显增加;化学当量比φ=0.8～1.0范围内的丙烷/空气预混气体燃烧时,加入自由基CH或CH3能增强层流火焰传播速度,在φ=0.8～1.2范围内,加入1%的活性粒子O、OH,火焰传播速度明显提高。     

燃烧室形状对天然气发动机缸内流动和燃烧过程的影响

结合4102低排放天然气发动机的开发,应用FIRE软件对4102发动机原燃烧室和2种新的燃烧室设计方案(楔形和弧形燃烧室)进行了建模和仿真计算,对比分析了燃烧室形状对缸内流动和燃烧过程的影响。结果表明,弧形燃烧室效果最好,与原燃烧室相比,在点火时火花塞附近气流速度低,初期火焰核心稳定,火焰传播速度快,燃烧持续期短,缸内最高压力比原始燃烧室提高12.7%,有利于提高天然气发动机性能。     

臭氧对甲烷/空气层流火焰传播速度影响规律

为提高气体机稀薄燃烧时的燃烧性能,解决天然气发动机在稀薄燃烧情况下点火能量高以及火焰传播速度慢的问题,利用强氧化性的臭氧对燃料进行改质,进而提高天然气燃烧性能。通过Chemkin软件研究臭氧添加对甲烷层流火焰传播速度的影响,并对臭氧助燃的化学机理进行数值分析。试验结果表明:添加臭氧后,层流火焰传播速度增加,在稀薄混合气条件下增加量更明显。在不同温度及压力条件下,掺加臭氧均能增加层流火焰传播速度,最大可增加36%。分析表明:掺加臭氧能明显提升自由基及中间产物的生成量,进而提高甲烷层流火焰传播速度。     

漏风对300MW富氧煤粉燃烧锅炉参数影响的研究

以300 MW富氧煤粉燃烧锅炉为研究对象,建立其仿真模型。针对BMCR工况,分别进行了不同漏风系数下的静态仿真实验,得出不同漏风系数下富氧煤粉燃烧锅炉参数的变化规律。结果表明:锅炉机组的漏风,导致烟气中三原子气体浓度和发射率、壁面吸收比、炉膛平均烟温、辐射传热系数、辐射换热量和锅炉蒸发量均成下降趋势,而各过热器出口工质温度升高,且漏风系数越大时,各个参数变化幅度越明显,变化趋势合理,可为富氧煤粉锅炉的控制和机组运行提供参考。     

锌精馏铅塔燃烧室热工问题诊断

针对韶关冶炼厂锌精馏过程中1号铅塔燃烧室内存在上、下空间温差较大,第2层空气助燃作用很小,第3层空气基本上失去助燃作用等问题,对铅塔燃烧室进行了热工测试。发现铅塔室内水平方向的温度并非均匀,而且其温差比上、下方向的温差更大。通过对铅塔燃烧室热工诊断及研究,得出导致铅塔燃烧室内烟气与塔盘外壁在水平和上、下方向温差 大的原因是：燃烧室内燃气、空气以及烟气在各喷口的分布,燃烧室和换热室间隔墙具有保温作用,燃烧室内烟气扰动,直升烟道对第2层煤气和第2,3层空气加热。其中,直升烟道对第2,3层空气的加热作用以及它们较大的沿程阻力导致第2层空气助燃作用小,第3层空气基本上推动助燃作用。这种诊断结果有利于铅塔燃烧室的正常运行和维护。     

空气喷气发动机中燃烧室的模化问题

引言在空气喷气发动机的发展过程中,燃烧过程的控制一直是关键问题之一。例如燃烧效率、着火的浓度极限范围、熄火速度、壁面的灭火效应等等,一般都随着飞行高度的增大,也就是随着燃烧室内压力和进气温度的下降,这些问题就显得更加突出。因此,为了掌握燃烧室中在各种情况下燃烧的规律,了解燃烧室的各个构造参数和工作参数对燃烧过程的影响,以便在设计燃烧室时减少盲目性,就必须进行大量试验。鉴于相似理论的应用,在某些实验技     

富氧燃烧辊道窑结构优化的数值模拟

采用Fluent软件对陶瓷辊道窑进行了结构优化的数值模拟研究。结果表明,根据富氧浓度优化烧嘴口径后,天然气燃烧的火焰的"刚度"得到了改善。随着富氧浓度的提高,窑内烧成带平均温度先升高后降低,而横断面的温度均匀性则逐渐变差。当挡板与挡墙之间高度下降100mm后,窑内气流之间的扰动增强,且挡板与挡墙的截流作用变得较为明显,这可以很好地防止烧成带高温烟气不受限制地流向预热带,从而降低了热量损失。燃料量减少10%、20%、30%,辊道窑内烧成带的平均温度均有所下降。在满足烧成温度的前提下,当辊道窑采用27%的富氧浓度时,最多可节能20%。此外,对NOx生成量进行计算分析可知,富氧燃烧时的NOx浓度比空气助燃时高。但是,当富氧浓度为27%且节能20%时,烟气中的NOx含量仍能够满足陶瓷行业的NOx排放要求。     

甲烷/空气预混合气在定容燃烧室内的燃烧试验

为研究进气温度、进气压力、当量燃烧比、射流引燃、压燃(自燃)等对甲烷燃烧的影响,以提高点燃式天然气发动机的性能,在定容燃烧室(CVCC)内进行甲烷/空气预混合气的燃烧试验,通过火焰高速摄影和气体压力测量等手段,获取试验结果并进行分析.试验发现,在燃烧室内安装带通孔的横隔板后,有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性,在某些试验条件下,下燃烧室会出现混合气压燃(自燃)现象.     

面向航空发动机多传感器并行预测模型的设计与实现

为了准确预测航空发动机工作时传感器数据的变化趋势,有效监控航空发动机的工作状态,该文就发动机高压压气机转子转速、燃烧室燃油喷嘴压力、涡轮后温度等数个航空发动机主要传感器数据,使用滑动窗口算法截取子序列构建数据集并对其进行标准化。提出了一种基于Seq2Seq的面向航空发动机多传感器数据预测神经网络模型(AMSDPNN),并对该网络进行优化,最终实现了对航空发动机多传感器数据的预测。实验表明,相较于其他传统数据预测模型,该模型有着更好的预测效果,其均方误差值为0.1%,同时提前320 ms实现了对航空发动机传感器数据的预测。     

基于AMESim的柴油机燃烧计算

柴油机的燃烧过程,对发动机性能有直接的影响。为考察某ω型燃烧室内的燃烧过程,本文运用仿真手段在AMES im软件上建立了相关模型,并模拟了该燃烧室在额定转速下的燃烧过程。计算结果表明,燃烧主要是在上止点后20°CA内完成,在该转速下碳烟和NO排放较低,缸内压力和温度上升较快,从瞬时燃烧放热率曲线也可以看出燃烧过程组织得较好。计算结果对改进该柴油机的燃烧室设计提供了一定的指导意义。