等离子点火器性能研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要在燃气轮机启动中，实现燃烧室可靠点火至关重要。点火的成功率直接关系到整个动力装置的安全可靠运行，甚至关系到整个飞机(船舶)的安全。这也为点火装置的可靠性提出了较高的要求。等离子点火技术作为一种新型的点火技术正在广泛地应用于航空、电力、石化等工业。它具有独特的放电特性和较大的点火能量，能量集中，对发动机的点火可靠性和点火浓度极限有很大的提高，正在被越来越多的专业人士所关注。本文建立了等离子点火器内部和外部射流火焰基本方程组，采用了RNGk-￡双方程湍流流动模型、简单化学反应速率模型

2、、湍流扩散火焰模型、离散相模型等数学模型。在边界条件的处理上，电极表面与周围流体进行耦合，考查对流换热和热传导对电极表面温度的影响。由于未对点火器几何模型工艺结构进行简化，为减少网格数量，采用混合网格对计算域进行划分，网格总数共计242万个；控制方程采用混合格式进行离散；选择壁面函数法对壁面进行处理；使用SIMPLE算法求解方程组。本文制定两套计算方案，从点火能量的角度，考查与点火总能量相关的出口平均温度、出口平均速度、出口各种物质摩尔分数分布、以及出口的火焰长度，经过综合分析，得出了随着口的增大，点火器出口

3、平均温度趋于增大，有助于提高射流气体的点火内能；点火器出口平均速度趋于增大，有助于强化出口火焰刚性，提高射流深度：出口可燃物质的摩尔组分趋于下降，相应的用于点火的化学能趋于减少；射流火焰长度趋于减小，这与点火器出口处可燃物质浓度有关，提高射流火焰可燃物质浓度有利于增长射流火焰长度。并且依靠以上的理论分析，拟合出了用于工程设计的图线。另外，通过数值模拟，得出了导燃管内壁面温度随着过量空气系数变化的趋势，并总结出了重要结论。导燃管的最高温度位于距离燃料入口40ram的位置，在口不大于O．5的情况下，随着口的增大，

4、对导燃管最高温度影响哈尔滨工程大学硕士学位论文有限，但高温区面积增大，逐渐扩展到导燃管下游；在保证点火器出口平均温度能够点着燃料和保证火焰刚度的情况下，应尽可能减小空气过量系数口，对于增加射流火焰长度火焰，减小导燃管高温区域面积以及最高温度，提高点火器的寿命有着重要作用。关键词：等离子点火器；射流火焰；燃烧流场；数值模拟AbstractItIScrucialtoignitefuelreliablyincombustorofgastIlrl)iIle、)~r!hen“stanstowork·Itnotonlyp

5、layveryimportantroleinthereliabilityofpowerdeVices．butalsohastodowithsecurityofaircraftandwatercraftwhentlleyaresailing．Plasmaignitionforengineisanewpatternofportfire，whichiswidelyappliedinmally豇elds，suchasaviation，powerstation，naturalgastransportation，pe仃o

6、Ie啪indus时·Plasmaignitionhasaspecialdischargecharacteristicandgreatdischargeenergytoimprovethereliabilityofretrofiresandincreasetheconcentrationl疏itofretrofires·Somanyresearchersarepayingattentiontothistechnology．1hereareseveralbasicconservationequationsandm

7、anymathematicmodelswhichhavebeenappliedinthispaper,suchasRNG后一s僦oequationsturbulencemodel，simplifiedreactionsystemmodel，diffusionmodelandDiscr{沲phasemodel．Thesurfaceofelectrodescoupledwithadjacentflowtoex锄a毹ctoftemperaturefromconvectionandconduction．Inorder

8、toreducen_umberofgrids，theapplicationofhybridgridsishelpfultodiscretetheregionsofgeometrymodelwhicharenotpredigestthestructureoftechnics．Thetotalnumbersofgridsalemorethan2,420，000．Theconservationequati