钝体形状对旋流燃烧器出口流场影响的数值研究

借助CFD软件,对配置中心钝体的双通道旋流燃烧器出口流场进行了冷态数值模拟,分别获得了锥型、楔型和抛物线型三种钝体后的流场分布、速度分布、中心回流区尺寸和中心回流量大小等结果.经对比分析发现：在其他条件相同的情况下,非流线形的锥型钝体和楔型钝体与接近流线形的抛物线型钝体相比,中心回流区的长度分别增加了24%和17%;中心最大回流量分别增加了18.3%和6.5%.在将抛物线型钝体燃烧器的旋流二次风量加大50%时,其中心回流区长度虽有所增加,但仍不能达到锥型钝体和楔型钝体的相当程度.研究结果表明：非流线型钝体比流线型钝体具有更大的中心回流区尺寸和回流量;钝体形状是影响出口流场特性的关键因素;与楔型钝体和抛物线型钝体相比,锥型钝体具有更好的稳燃效果.图7表1参7     

一体化加力燃烧室燃烧性能数值研究

针对某两级中心分级分区单头部燃烧室结构参数对头部下游流场结构的影响，采用数值模拟结合正交设计的方法研究了头部结构参数（一/二级旋流数、值班级套筒张角、隔离段高度比）的变化对燃烧室流动特性的影响规律和程度。结果表明：中心回流区最大宽度随着二级旋流数、隔离段高度比、一级旋流数、值班级套筒张角4个结构参数的增大而增大，并且影响程度依次降低；中心回流区长度随着一/二级旋流数的增大而增大，套筒张角和隔离段高度比则对中心回流区长度的影响程度较小；值班级和主燃级旋流器的旋流数偏大以及值班级套筒张角偏大都会导致台阶回流区消失     

旋流杯矩阵下游冷态流场特征分析

基于分级贫油直射燃烧概念的多点喷雾燃烧室在降低航空发动机氮氧化物排放方面显示出极大的潜力,在传统航空发动机燃烧室模型的基础上构建了相邻旋流杯旋转方向相同(顺转)和相反(逆转)两种3×3旋流杯矩阵,数值计算采用可实现k-ε湍流模型,对比分析了旋流杯矩阵下游流场特性。结果表明,对于逆转旋流杯矩阵,部分旋流杯下游回流区相互靠近,而且回流区的长度与回流速度均大于顺转旋流杯矩阵情况。有利于维持火焰稳定,但燃烧情况下气流在高温环境中滞留时间增加,不利于降低氮氧化物排量。对于顺转和逆转两种旋流杯矩阵,下游回流区边缘处湍流动能最大值与湍流动能分布相似。     

带中心钝体旋流燃烧器的数值模拟

借助FLUENT软件平台,对旋流燃烧器出口的流场进行了三维数值模拟,得出了燃烧器出口的流线、回流区、湍流动能分布.此外,分析了中心钝体形状及旋流二次风速对回流区大小的影响.模拟结果为工业运行、设计和改造提供了参考.     

低流量煤粉稳燃燃烧器内回流特性研究

运用CFD技术和实验研究了一次风速度、内二次风速度、内二次风旋流强度和钝体阻塞率等参量变化对回流区大小和回流速度的影响。增加内二次风速,回流区长度和平均回流速度皆呈现缓慢增加趋势;增加内二次风旋流强度,回流区长度和平均回流速度能较快增加,能明显地提高回流区卷吸高温烟气热量;钝体阻塞率为1.070是比较合适的。     

多孔介质钝体火焰稳定性

提出采用多孔介质材料制作钝体火焰稳定器,旨在利用其通透和弥散性能改善钝体后燃空比,从而提高火焰稳定性.通过对实心钝体、平均孔径为1.27,mm和0.32,mm的多孔介质钝体尾迹冷态流场、钝体火焰及其稳定特性对比实验,发现基于来流速度和钝体特征长度尺度的雷诺数对实心和多孔介质钝体回流区产生特性影响较大.多孔介质钝体回流区出现在x/D=1,其长度为(0.8～1.0)D,回流强度35%;实心钝体产生的回流区紧贴钝体,长度为1.4D、回流强度为82%.当空气伴流速度为6.0,m/s时,实心钝体燃料流速度小于3.1,m/s时熄火,而平均孔径为1.70,mm和0.32,mm的多孔介质则分别在实心钝体燃料流速度小于1.6,m/s和0.9,m/s后才熄火.由于多孔介质渗透和弥散作用,钝体后燃料空气混合更好,可获得更宽的火焰稳定范围.当燃料速度相同时,多孔介质钝体熄火的空气伴流速度更大;当相同燃料和空气伴流条件时,多孔介质火焰刚性更强,燃烧更充分.     

某型燃气轮机燃烧室预混燃烧流场数值研究

本文以某型燃气轮机燃烧室为模型,采用数值方法对其内部流场结构以及NO_x排放进行了研究。结果表明,燃烧室回流区由环形射流、中心回流、各旋流喷嘴中心回流、相邻旋流喷嘴之间的低速小回流以及在侧壁面与端壁之间形成的角落回流等5种不同流型共同组成;旋流数增加(0.6269~0.9403),燃烧室内回流区的体积减小,火焰长度减小,火焰根部向喷嘴端移动,燃烧室出口平面温度分布更均匀,燃烧室NO_x排放降低。     

环形进出口旋流燃烧室内有回流的湍流旋流流动的数值模拟

对环形进出口旋流燃烧室内有较强回流的湍流旋流流动进行了数值模拟。计算中分别采用了完整形式与简化形式的新的代数Reynolds应力模型及κ－ε模型。模拟结果与实验测量数据在气体轴向与切向时均速度和轴向、切向与径向湍流脉动速度均方根值分布上的对比表明，新的代数应力模型可预报出旋流燃烧室内范围较大的中心回流区，气体切向速度分布的Rankine涡结构，以及湍流脉动的各向异性。     

合成气低旋流燃烧器设计与流动结构的分析

设计了一个合成气低旋流燃烧器,采用PIV技术对不同负荷下的冷态流场进行了测量,并比较分析了不同中心射流流速对旋流流场的影响.结果表明:流场中出现中心回流区时的旋流数与中心流速无关,高旋流与低旋流的分界点为S＝0.7;流场中的轴向速度、径向速度和湍动能均关于燃烧器中心轴线对称;中心轴线上无量纲轴向速度的分布与中心射流流速(负荷)无关,燃烧器出口下游形成一个发散低速区,有利于稳定充分燃烧;随中心射流速度的增大,径向速度成正比增大,湍动能明显增加.     

RQL燃烧室流场特性研究

针对环形富油燃烧-焠熄-贫油燃烧(Rich burnQuench-Lean burn)燃烧室内的焠熄掺混,利用激光PIV(粒子图像速度仪)对几种冷态工况下的流场进行激光可视化分析研究,考察了射流主流通量比和主流雷诺数变化对燃烧室头部流场及下游旋流的影响规律。实验中喷嘴出口主流和焠熄射流均使用25℃空气,同时维持燃烧室内压力恒定。研究表明:当维持主流雷诺数不变时,增加焠熄射流动量通量比,回流区尺寸发生变化,长度减小宽度增加,同时回流区形状逐渐从锥形向柱形发展;焠熄射流会影响下游流场的旋流,维持主流雷诺数不变的情况下,随着动量通量比的增加,焠熄射流孔下游的旋流逐渐被破坏;而维持动量通量比的情况下,主流雷诺数对回流区形状尺寸和焠熄孔下游旋流无明显影响。