液体火箭推进剂在自然环境中蒸发特性

针对液体火箭爆炸后地面残余推进剂N2O4和偏二甲肼（UDMH）在大气中蒸发特性开展研究,建立了液体推进剂在自然环境下的蒸发理论模型,进行了自然环境中N2O4和UDMH推进剂在有土和无土工况下蒸发实验研究;根据蒸发实验数据整理出大气环境中UDMH和N2O4蒸发速率计算式,为液体火箭爆炸有毒气体污染危害性评估提供理论和实验研究数据.理论和实验研究结果可用于航天发射场发生液体火箭爆炸的危害性评估.     

小推力双组元火箭发动机中壁面液膜数值模拟

在航天推进器中,推进剂在燃烧室内的气液两相流动与燃烧过程直接关系到燃烧性能和冷却性能的好坏,对推进器的整体性能具有重要影响.对小推力甲基肼/四氧化二氮双组元液体火箭推力室内液体推进剂在壁面液膜的形成和发展进行了数值计算.结果表明,液膜对燃烧室壁面起到了很好的冷却作用,液膜向前后两个方向发展,在2.0,ms内液膜质量和厚度达到最大值,随着燃烧室内温度的升高,液膜厚度和质量呈现震荡下降.     

中心分级燃烧室旋流角变化对燃烧特性的影响

实验研究了一种中心分级燃烧室值班级旋流角变化对燃烧性能的影响。采用了单头部单管式燃烧室,值班级一级旋流器旋流数分别为0. 63、0. 72和0. 93,实验研究了采用不同旋流数时燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放和燃烧效率等燃烧特性。实验结果表明:旋流数变化对燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放及燃烧效率等有很大影响;旋流数及一级旋流器和二级旋流器的旋流数差值增加后燃烧室的点火和慢车贫油熄火特性得到改善。一级旋流器旋流数的增加会导致污染物排放的增加及燃烧效率的下降。     

燃烧室结构对微燃烧器内甲烷燃烧的影响

为了合理设计微燃烧室,建立了微燃烧室内的湍流燃烧模型,采用Fluent软件对不同结构微燃烧器中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟.甲烷/氧气的当量比为1,混合气流量为200mL/min,入口温度为300K,并比较了不同结构微燃烧室内燃烧情况的差异.计算结果表明,随着燃烧器的长度和宽度增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的浓度下降.     

F级燃气轮机喷嘴长度对燃烧特性影响研究

对典型F级重型燃气轮机燃烧器进行建模,采用数值模拟的方法,基于对燃烧器出口不同喷嘴长度,分析了喷嘴长度对燃烧室压损、速度场、温度场、燃料浓度分布、火焰长度以及燃烧效率的影响。计算结果表明,喷嘴长度增加会导致燃烧室热态压损略有增加,会使燃烧室中心回流区长度缩短,甲烷燃料高浓度区域会随之拉长,导致燃烧火焰拉长。同时,喷嘴长度增加会使燃烧效率略微下降。     

中心分级高温升燃烧室的油气掺混特性

针对超高温升燃烧室的需求,设计了一种基于中心分级燃烧方案的主燃级组合式旋流器头部结构.借助数值模拟,从油气掺混特性角度分析比较了主预级旋向和主燃级燃油喷点径向位置对燃烧室性能的影响.研究结果表明:主预级同旋布置加强了燃烧室内的油气掺混,降低燃烧室出口径向温度分布系数;增加主燃级燃油喷点的径向高度,显著改善了主燃级通道和燃烧室内的油气掺混,提高了燃烧效率并降低燃烧室出口温度分布系数,但同时导致油气掺混径向不均匀位置偏移,造成燃烧室出口径向温度分布系数增加.     

煤矿通风瓦斯在燃气轮机中的催化燃烧特性

在不同进口温度、工作压力和当量比条件下,研究了煤矿通风瓦斯气在燃气轮机催化燃烧室内部的燃烧特性,对数值模拟结果与试验结果进行了对比,并分析了催化燃烧对超低浓度瓦斯气性能的影响.结果表明:增加甲烷浓度(或当量比)可促进超低浓度甲烷的催化燃烧;提高催化燃烧室进口温度或工作压力可相应提高煤矿通风瓦斯燃气轮机系统的效率.     

预冷涡轮喷气发动机氢燃料燃烧室仿真和试验研究

为了提高氢预冷涡轮喷气发动机氢燃料燃烧室的工作性能,利用数值仿真手段开展了燃烧室的结构优化设计,研究了冷却小孔的分布和数量、预混管长度和氢喷嘴直径等对燃烧流场的影响,并进一步开展了长达800 s无/带转子预冷涡喷燃烧室多次变工况热试验研究。研究表明:优化后的氢燃料燃烧室工作可靠,燃烧效率达到99%以上;在空气/氢混合比为30～88范围内,实现了高速来流空气下多次可靠点火;火焰筒热防护效果良好,仅存在局部高温氧化现象。     

几何结构对贫油直喷燃烧室流场特性影响的研究

基于现有单点贫油直喷燃烧室,采用数值模拟方法研究了头部几何角度对燃烧室流场特性的影响。分别对比了冷态与燃烧态条件下不同头部几何角对燃烧室轴向速度分布、燃烧效率、总压损失等特性的影响。研究表明:在所研究的几何角度范围内,冷态下头部几何角度对回流区的长度影响很小,对回流区内轴向速度分布具有较大影响。燃烧态下随着头部几何角度的增加,回流区轴向尺寸逐渐增加,中轴线上轴向速度值逐渐降低。燃烧室的出口平均温度、燃烧效率、总压恢复系数基本保持不变,60°结构产生的NO_x生成量最低,30°结构产生的NO_x生成量最高。     

油雾旋流燃烧的实验和计算分析

为提高油雾旋流燃烧时燃烧效率,结合搭建实验台进行实验测量和建立数学模型模拟计算,研究了油雾旋流燃烧时旋流体对流场结构液滴蒸发和燃烧特性的影响。结果表明:旋流流场的结构主要可以分为中心回流区和两层螺旋涡结构,随着旋流数的增加,内层涡旋的强度增加,外层涡旋的强度降低。旋流数的增加还能促进液滴的扩散、蒸发以及液滴和空气掺混,使得燃烧室上游燃料浓度增加,燃烧效率提高。随着雷诺数的增加,中心回流区增加,火焰长度变短。