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环管型燃气轮机燃烧室的数值模拟
| 论文题名： | 环管型燃气轮机燃烧室的数值模拟 |
| 关键词： | 船舶动力;燃气轮机;热力循环;燃烧室流场 |
| 摘要： | 环管型燃气轮机是常用的舰船动力装备。作为其重要部件的燃烧室，其性能直接决定着燃气轮机的使用寿命和动力性能。本文通过数值模拟分析了燃烧室的流场以及燃烧性能，分析了裂纹的成因，并为设计修改提供了参考依据。主要研究内容如下： ⑴采用三维建模软件Pro-E进行前期建模，在Gambit中生成非结构化的计算网格。在Fluent中采用SIMPLE算法来迭代计算进行数值模拟。由于燃烧室的流场有回流，选用RNG双方程湍流模型来模拟湍流流动；由于使用的燃料为重型柴油，采用颗粒群轨道模型来动态地模拟燃油的雾化、吸热、蒸发和沸腾；采用非绝热的PDF燃烧模型来模拟燃料的燃烧，概率密度函数选取函数。 ⑵对该环管型燃烧室设计工况下的冷态流场、雾化效果以及热态温度场进行模拟分析，研究了裂纹的产生原因。为了深入了解环管型燃烧室中的燃烧过程，研究了不同旋流器后过量空气系数 下的燃烧性能，出口截面的温度不均匀系数随旋流器后过量空气系数的变化规律，给出了不同过量空气系数 下燃烧室中轴线上的温度分布；考察了旋流器叶片安装角 对燃烧性能的影响，出口截面温度不均匀系数 随旋流器叶片安装角的变化规律，给出了不同旋流器叶片安装角 下燃烧室中轴线上的温度分布。 ⑶研究表明：①出口截面温度不均匀系数随着旋流器后过量空气系数的变大而变小；②出口截面温度不均匀系数 随着旋流器叶片安装角的变大有变小的趋势；③旋流器后过量空气系数越大，火焰管中的燃料开始蒸发燃烧和结束燃烧的位置越靠前，出口温度场越均匀；④旋流器叶片安装角 越大，火焰管中的燃料开始蒸发燃烧和结束燃烧的位置越靠前，出口温度场越均匀；⑤由于联焰管内有空气流动存在，火焰管内火焰出现偏心；⑥冷热区域的热膨胀不同是产生裂纹的主要原因之一。 |
| 作者： | 刘炜 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 臧述升 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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