主次流轴向进气超紧凑燃烧室性能研究

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1、中图分类号：V231.2论文编号：102870218-S023学科分类号：080701硕士学位论文主次流轴向进气超紧凑燃烧室性能研究研究生姓名孙明山学科、专业工程热物理研究方向传热传质指导教师唐豪教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonthePerformanceoftheMainandSubAxialAirflowUltraCompactCombustorA

2、ThesisinThermalPhysicsEngineeringbySunMingshanAdvisedbyProfessorTangHaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要主次流轴向进气型超紧凑燃烧室实现了二次流轴向进气，具有极大的实际应用潜力。针对二次流轴向速度分量降低燃烧性能加剧凹腔后壁面热负荷，提出了双向倾斜、上扬进气及环前-环后进气凹腔结构，利用数值方法分析了燃烧室燃烧流动特性。首先研究了凹腔宽度及倾斜凹腔对燃烧性能的影响，发现：（1）燃烧效率随凹腔宽度先增加后降低，恰当的凹腔宽度可有效提高燃烧性能；（2）单向前倾可增强燃气与主流掺混，改善出口温度速度分布；

4、（3）双向倾斜凹腔后壁面上部后倾增大燃烧组织空间，下部前倾提高凹腔与通道压力梯度，可有效提高燃烧效率及出口温度分布；（4）同等凹腔体积双向倾斜凹腔较矩形凹腔燃烧效率更高。随后分析了二次流进气方向对燃烧性能的影响，发现：（1）上扬进气可促进燃气向外环迁移，恰当的上扬角度可有效提高燃烧性能；（2）上扬进气可促进高温区前移，减轻凹腔后部高温区集中；（3）增加轴向夹角可增强旋流燃烧，但同时会减弱涡流燃烧，恰当的轴向角度可提高燃烧性能。最后研究了环前-环顶、环前-环后进气以及节流盘对燃烧性能的影响，发现：（1）环前-环顶与环前-环后进气可大幅增加二次流流量；（2）环前-环后进气后部二次流推动凹

5、腔内高温区前移，降低了凹腔后部的热负荷；（3）节流盘形成的主流低压区增强了高温燃气与主流的掺混，可有效改善燃烧室出口温度分布。后倾-前倾双向倾斜凹腔、上扬进气及环前-环后进气较基准模型综合燃烧性能有明显改善，可为主次流超紧凑燃烧室结构改型提供技术参考。关键词：超紧凑燃烧室，主次流轴向进气，旋流涡流燃烧，双向倾斜凹腔，上扬进气，环前-环后进气,节流盘i主次流轴向进气超紧凑燃烧室性能研究ABSTRACTThemainandsubaxialultracompactcombustorrealizedaxialsecondflowinlet,whichhasagreatpotentialtob

6、eusedinpracticalsituations.Tosolvetheproblemsthattheaxialvelocitycomponentofsecondflowhasnegativeeffectsoncombustionperformanceandincreasescoolingpressureofcavity’sbackwall,threenewstructureshavebeenproposedtosolvetheproblems,includingbackward-forwardcavity,upwardsecondflowandfront-backsecondfl

7、owinletcavity.ThecombustionandflowpropertieshavebeenanalyzedbyusingCFDmethod.Thecavitywidthandslopingcavity’seffectsontheflowandcombustionpropertieswerefirstinvestigated.(1)Theefficiencyincreasesfirstanddecreasesthenaswidthincreas