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凹腔燃烧室低速燃烧流场数值模拟
| 论文题名： | 凹腔燃烧室低速燃烧流场数值模拟 |
| 关键词： | 驻涡燃烧室;分级燃烧;旋转流线涡;数值模拟;燃气轮机 |
| 摘要： | 近几十年来,凹腔驻涡燃烧室由于其良好的流动燃烧特性和低排放性能,吸引了越来越多的研究者开展相关工作,虽然取得了很多进展,但是很多问题尚没有被明确研究,需要进一步开展相应的工作。 本文首先通过比较分析确定了适合驻涡燃烧室模拟的湍流燃烧模型,并使用ANSYSFLUENT14.0软件研究了传统单凹腔燃烧室不同分级燃烧情况时的性能变化规律,发现单凹腔燃烧室在较高工况时存在火焰长度较长、壁面温度超温等问题。然后本文设计了双凹腔轴向分级燃烧室,并比较了其与传统单凹腔燃烧室燃烧性能的差异,发现在高工况时双凹腔轴向分级燃烧室在燃料利用率和燃烧效率上优势明显,且在轴向上增加一个凹腔后,第二个凹腔掺混口喷入的冷却气,会使高温区向后方通道移动,并使高温区固定在凹腔中间部位,避免了灼烧壁面。 然后本文提出了一种新的结构形式—旋转流线涡燃烧室,将传统的旋流扩散燃烧技术与凹腔驻涡燃烧技术结合,在驻涡燃烧器主流进气道内加入旋流器,通过旋流器的强旋流作用,使主流燃料立体化的旋转起来,并迅速与凹腔内的周向流线涡进行掺混。通过与传统驻涡燃烧室的比较发现:在冷态流场方面旋转流线涡燃烧室的涡团更加稳定、不易脱落、且空气与燃料的掺混也更加充分;在燃烧性能上旋转流线涡燃烧室的燃烧效率、火焰长度、出口温度均匀性均要好于传统驻涡燃烧室,但壁面温度和压力损失略高。 通过本文的研究,明确了分级驻涡燃烧对凹腔驻涡燃烧室关键性能参数的影响规律,得出了缩短火焰长度、改善燃烧室壁面温度分布和出口温度场均匀性的方法和措施。同时提出了低速流动状态下旋转流线涡技术对凹腔驻涡燃烧室性能影响的几个方面,为驻涡燃烧室的结构设计及方案优化提供了一定的参考。 |
| 作者： | 凌瑞 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 郑洪涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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