小波瓣燃烧器&小涡喷

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1、中图分类号：V231.3论文编号：10006SY0704311硕士学位论文小波瓣燃烧器及其应用研究作者姓名刘宇学科专业工程热物理指导教师刘友宏教授培养院系能源与动力工程学院FlowSimulationandItsApplicationofaSmallLobedBurnerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LIUYuSupervisor：Prof.LIUYouhongSchoolofJetPropulsionBeihangUniversity,Beijing,China中图分类号：V231.3论文编号：10006SY

2、0704311硕士学位论文小波瓣燃烧器及其应用研究作者姓名刘宇申请学位级别硕士指导教师姓名刘友宏职称教授学科专业工程热物理研究方向传热传质学学习时间自2007年9月15日起至2009年6月19日止论文提交日期2009年6月22日论文答辩日期2009年6月23日学位授予单位北京航空航天大学学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历

3、证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要波瓣混

4、合器能够显著提高主、次流的混合效率，其原因：一是在同样出口面积的条件下，与常规混合结构相比，波瓣混合器的特殊结构增大了两股气流的接触面积，使得主、次流之间的黏性剪切混合增强；二是由流向涡、正交涡等引起的对流混合作用的增强。波瓣混合器中形成的大尺度流向涡阵列是波瓣具有良好混合性能的根本原因。随着高新技术的不断发展，许多研究人员对主喷管呈波瓣形状的混合器给予了极大的关注，对这种形式的波瓣混合器做了大量的模型实验、流场测试与数值模拟研究，扩大了波瓣混合器在航空领域的应用范围。如果将波瓣混合器应用于燃烧室中，在燃烧器下游还能形成流向涡阵列，那么不但可以在很短的流向距离内实现燃料和氧化剂的均匀

5、混合，提高燃烧效率，而且还可以大大增加燃烧的驻留时间和稳定性，减少排气污染等。本文在已有实验基础上，建立了小波瓣燃烧器内外流一体化的三维流场数值计算模型，考虑辐射换热，研究了不同的燃烧反应模型对温度场的影响，最后与已有的实验结果进行对比分析，找到了实验中出现的小波瓣燃烧器出口温度型及壁面轴向温度型异常的原因。结果表明：出口异常温度型的原因是丁烷在小波瓣燃烧器出口的速度远高于氧气在混合燃烧室的流动速度，燃烧器中心附近的丁烷未与氧气接触反应；壁面异常轴向温度型的原因是在混合燃烧室出口截面附近，壁面通过对流换热向外发出的热量高于燃烧火焰对壁面的辐射加热量。此外，本文还对某小型涡喷发动机的燃

6、烧室流场进行了初步的数值模拟研究，得到原型及改型之后的燃烧室内的流场速度分布以及燃料的分布情况，并对比研究波瓣应用于进气斗设计的可行性。以上数值模拟研究，不但可以得到适合于波瓣燃烧器流场、温度场数值模拟研究的方法，也为今后将小波瓣燃烧器应用于微涡喷发动机燃烧室的设计上提供了依据，具有重要的理论价值和工程应用意义。关键词：航空、航天推进系统，小波瓣燃烧器，辐射换热，内外流一体化流场，温度型viiAbstractLobedmixercanenhancethemixingefficiencybetweenprimaryflowandsecondaryflowgreatlyfortworea

7、sons.Thefirstreasonisthatontheconditionofthesameareaofoutlet,comparedwithnormalmixertheuniquestructureoflobedmixerisabletoenhancetheinterfacebetweentwogasestodevelopthestresslayerbetweenthegases.Theotherreasonisthatthemixingeffici