凹腔超声速燃烧室燃烧流场数值模拟

对带凹腔结构的燃烧室二维甲烷燃烧流场进行数值模拟,采用迎风三阶精度MUSCL格式求解二维含组分守恒N-S方程,湍流模型采用剪切修正的RNG κ-ε湍流模型,分别分析了凹腔不同长深比和导流槽结构对燃料燃烧的影响．对喷甲烷燃烧工况进行了计算研究,结果表明：凹腔可以提高燃烧效率,却使总压恢复系数降低;凹腔的长深比越大,燃烧效率越高,总压恢复系数越低;导流槽可以在总压恢复系数较高的情况下进一步提高燃烧效率．     

超紧凑燃烧室的超重力旋转流动特性

航空燃气轮机超紧凑燃烧室所产生的超重力旋转流能极大强化传热传质和燃烧化学反应速率,而超重力旋转流特性对强化热质传递过程和燃烧稳定性有重要影响。以试验室UCC燃烧室的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。改变周向布置的二次空气射流条件,采用数值仿真研究了超紧凑型燃烧室旋转流动的流速分布、超重力效应、湍流动能局部突变效应、轴向加速效应、和速度径向迁移效应等气动性能和雾化燃油颗粒行为。二次射流对UCC凹腔内涡轮间通道内的气动性能影响较大,但不在同工况下有各自的相似性。二次射流对涡轮间径向速度影响不大。燃油液雾散布具有环带形的斜向高斯分布特性。研究结果与相关试验有相同规律,对UCC燃烧室的设计分析和应用有参考价值。     

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。     

RQL模型燃烧室流动场的数值研究

研究低污染燃烧富油燃烧/快速淬熄/贫油燃烧(RQL)技术,根据其技术关键点设计初步的模型燃烧室。并对孔位置和淬熄段的流动面积对流场影响进行数值模拟,同时根据模拟结果对燃烧室进行了优化设计;得出孔位置在z=100mm到120mm处较好,缩颈结构有利于NOx减低。计算中入口边界参数采用质量流量入口,考虑了湍流化学反应、热辐射等模型。     

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。     

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.     

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。     

轴对称结构RBCC燃烧室超燃模态燃烧性能研究

针对以支板火箭作为点火和火焰稳定源,燃料支板喷射燃料的轴对称结构RBCC燃烧室,采用数值模拟和直连试验的方法研究了不同燃烧室构型下燃料喷射方案的变化对超燃模态燃烧性能的影响。结果表明:在燃料支板结合壁面喷射方式下,随着燃料支板喷射量的增加,燃烧室的性能逐渐提升;燃料支板结合中心支板喷射方式下的燃烧性能要优于燃料支板结合壁面喷射的性能;凹腔的加入能在一定程度上促进燃料的燃烧,提升燃烧性能,其内推力是燃料支板结合后向台阶作用下的1.1倍;燃料支板高度的增加可增强燃料与空气的燃烧组织效果,燃烧室产生的推力能完全抵消支板高度增加带来的阻力损失。     

RQL燃烧室污染物排放的数值研究

针对RQL模型燃烧室中不同的操作条件对污染物排放特性的的影响进行了数值模拟.当量比从1到1.2,富油区不能有效抑制出口NOx的生成;当量比1.5以上会使贫油区油气比过高从而使NOx浓度升高.对于给定当量比1.4时,当适当增大淬熄射流流量能够有效的降低NOx、Soot、CO的出口浓度;过多的增加,NOx、Soot、CO的...     

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。     

基于CRN方法的空气分级燃烧室NOx排放研究

快速预测和控制污染物是燃烧室技术发展的重要问题。因此,对一种空气分级燃烧室结构进行流动数值模拟,根据模拟结果构建燃烧室化学反应器的网络模型,探究一级绝热火焰温度对燃烧室NO_x排放的影响并与传统贫预混燃烧室进行了比较,研究了空气分配比和停留时间对NO_x排放的影响。结果表明:空气分级燃烧室排放NO_x量比传统贫预混燃烧室少;减少一级空气的喷入量,使一级燃烧室处于富油燃烧,能有效降低NO_x排放;在不影响燃烧室燃烧情况下,适当降低一级燃烧室停留时间,能达到降低NO_x排放的目的。     

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。     

介质阻挡等离子体对航空发动机燃烧室特性的影响

建立了航空发动机燃烧室等离子体助燃实验平台,开展了航空发动机燃烧室DBD(dielectric barrier discharge)等离子体助燃在模拟航空发动机燃烧室最大状态条件下的性能实验。通过正常燃烧和等离子体助燃的对比实验和分析,研究了等离子体助燃对4种余气系数和5种电压条件下的平均出口温度、燃烧效率、出口不均匀系数的影响。实验结果表明,与正常工况相比,等离子体助燃后的燃烧效率有所提高,当电压为40 kV时,等离子体助燃时的燃烧效率在富燃料条件下提高了2.31%。实施助燃后出口温度场均匀性也得到改善,但在富油条件下效果最好,出口温度分布系数的减小量超过5%。这些结果对未来将等离子体助燃技术应用于航空发动机燃烧室并提高其性能具有一定的参考价值。     

燃气轮机燃烧室燃烧气体燃料的数值模拟

采用数值模拟方法对燃气轮机环形燃烧室燃烧天然气、中低热值燃料进行燃烧性能的数值分析。根据该燃机的结构特点建立了包括扩压器、机匣等部件计算几何模型;计算中采用SIM-PLE算法,可实现k-ε双方程湍流模型,六通量辐射模型、非绝热概率密度函数(PDF)燃烧模型及热力型NO模型对其进行燃烧数值模拟,分析了燃气轮机环形燃烧室燃烧3种燃料性能。计算结果表明:该燃机燃烧天然气、中热值燃料燃烧性能均能达到设计状态,而燃烧低热值燃料燃烧室出口温度较低,表明燃烧过程的数值模拟可为进一步优化燃烧室的结构,改善流场结构提供有用的设计依据,适合于工程应用。     

渐变型多孔介质中预混燃烧试验研究

提出了渐变型多孔介质（GVPM）中燃烧的设想，使多孔介质中流动及传热特性与燃烧规律相匹配，实现高效燃烧和低污染物排放的结合。对天然气在渐变孔径的多孔介质中预混燃烧进行了试验，得出了燃烧室温度分布和污染物排放结果，并与两种单孔径的均匀型多孔介质（HPM）中燃烧结果进行了对比。试验结果表明，渐变孔径的多孔介质燃烧器可以使燃烧室温度分布更加均匀，燃烧更加稳定，对于当量比的变化有更大的调节范围，CO和NOx等污染物排放更低。渐变型多孔介质结合了不同孔径的均匀型多孔介质的流动及传热特性，对燃烧室上下游热量分布进行合理调配，使得最高燃烧温度有所降低；由于孔径的变化，使火焰的稳定性增强。     

天然气催化燃烧与气相燃烧烟气分布的研究

对催化燃烧Ⅴ型冷凝锅炉催化燃烧及空白独石气相燃烧情况下的烟气排放进行了对比研究,并对强制排烟式燃气热水器的烟气及燃气灶的烟气分布情况做了研究.试验证明燃气热水器排放的烟气及燃气灶的烟气都被明显稀释过,但污染物排放浓度仍然比催化燃烧高,空白独石气相燃烧污染物排放也较高.说明了催化燃烧比普通燃烧的优越性：近零污染及高燃烧效率.     

等离子体射流助燃下支板凹腔燃烧室的燃烧特性

等离子体射流作为一种有效的点火助燃方式在超声速燃烧室中得到了广泛的应用,但是目前大都是与传统的壁面燃料喷注方式相结合,而与中心燃料喷注方式的结合较少.为了扩大燃烧范围,本文将等离子体射流引入了带有交替尾缘结构的支板-凹腔燃烧室中.通过三维数值计算,研究了超声速气流中支板燃料喷注总压、凹腔燃料喷注总压、等离子体射流喷注总...     

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。     

生物质气与煤混合燃烧污染物排放特性研究

为了减少污染物的排放,分析生物质气与煤混合燃烧对燃烧产物的影响,基于Aspen Plus软件搭建生物质气和煤混合燃烧模型,对混合燃烧生成的污染排放物进行模拟计算.随着空燃比的变化,生物质气的成分和低位热值发生改变;将气化效率最高时的生物质气和煤掺烧,研究燃烧温度和生物质掺混比例对NOx和SOx污染物排放的影响.结果表明:生物质气的低位热值随空燃比的增加而降低;随着燃烧温度的升高,NOx和SO2排放量逐渐增加,而SO3的排放量逐渐减少;随着生物质气掺烧比例的增加,NOx和SOx的排放量逐渐降低.     

一种改善涡流室式柴油机燃烧的新方法

通过采用改变轴针式喷油嘴的出口燃油喷雾形状的方法,增大燃油与空气的混合速率并减少进入燃烧室中心遭高温裂解的燃油量,以达到改善涡流室式柴油机燃烧和排放品质的目的。经S195型柴油机的台架试验表明,发动机使用根据该方法设计的喷油嘴,在其额定工况点,比燃油消耗率和烟度分别可降低4％和31％左右,具有显著的节能及减少排烟的效果。