基于驻涡燃烧室的贫油熄火经验关系式初探

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1、第3l卷第10期2010年lO月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTR()NAUTTCAS1NICAV01．31No．10Oct．2010文章编号：1000—6893(2010)10—1914—05基于驻涡燃烧室的贫油熄火经验关系式初探邢菲，张帅，邹建锋，郑耀(浙汀大学航空航天学院。浙江杭州310027)APreliminaryStudyonEmpiricalCorrelationofLeanBlow-outBasedonTrappedVortexCombustorXingFei，ZhangShuai，ZouJianfeng，ZhengY

2、ao(SchoolofAeronauticsandAstronautics，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)摘要：驻涡燃烧室(TVC)与传统旋流燃烧室相比采用不同稳焰方式。在前期试验研究的基础上对其贫油熄火(LBO)性能进行归纳总结，参考并与Lefebvre基于化学反应的贫油熄火经验关系式相比较，提出适用于采用煤油为燃料、蒸发管方式供油的驻涡燃烧室的贫油熄火经验关系式。针对驻涡燃烧室提出的贫油熄火经验关系式包含了蒸发管雾化性能，主流气流量和凹腔卷吸气流量等因素。对比经验关系式的预测结果与试验结果，最大误

3、差在15％以内。关键词：航空发动机；驻涡燃烧室；贫油熄火；经验关系式中图分类号：V235文献标识码：AAbstract：Thetrappedvortexcombustor(TVC)isdifferentfromtraditionaleombustorsinitscombustionmethod．Basedonpreviousexperimentalstudies，apreliminarystudyontheempiricalcorrelationofleanblow-out(LBO)isconductedonaTVC．ComparedwithLefe

4、bvre’SempiricalcorrelationofLBO，theproposednewempiricalcorrelationinthisarticleagreesbetterwiththeexperimentaldataofTVC．Thenewempiricalcorre—lationtakesintoconsiderationtheeffectoftheatomizingperformanceoftheevaporationtube，themainstreamflowrate。theentrainmentofmainstreamflowof

5、thecavity，etc．TheresultantLBOdatafromtheneweorre—lationareconsistentwithexperimentalobservationunderdifferentoperatingconditions，andthelargesterrorislessthan15％．Keywords：aeroengine；trappedvortexeombustor；leanblow—OUt；empiricalcorrelation现代航空发动机的发展对燃烧室设计提出了更高的要求，其中一个重要问题是拓宽燃烧稳定工

6、作范围。航空发动机慢车工况的贫油熄火油气比如果能小于等于0．005的设计指标，那么在高空一般就能稳定燃烧，在机动飞行时不易熄火n]。为适应高性能燃气轮机燃烧室发展的需要，1988年美国提出的IHPTET计划中公布了研究中的驻涡燃烧室(TrappedVortexCombustor，TVC)方案[2’4]。驻涡燃烧室是一种简单、紧凑的燃烧室，在稳定燃烧、低排放等方面具有巨大的潜力嘲。航空发动机燃烧室熄火一般分为两种方式：富油吹熄和贫油熄火(LeanBlow—out，LBO)。针对燃气轮机燃烧室贫油熄火有两种不同的方式，A．M．Mellorts3按照特征时

7、间观点，提出了特收稿日期：2009—10—24：修订日期：2010—01—09基金项目：国家自然科学基金(10702064)通讯作者：张帅E-mail：shuaizhang@6u．edu．cn征时间模型，把燃烧室内液雾燃烧所需的3个特征时间(油滴蒸发时间，化学反应时间和回流区剪切层驻留时间)作为考察重点。A．H．Lefebvre【7]按照能量守恒的观点，提出了热平衡模型，认为当主燃区的释热率不足以把进入燃烧室的新鲜混合气加热到产生燃烧反应所需的温度时，不能将新鲜油气混合物点燃，就会发生燃烧室熄火现象。1驻涡燃烧室试验模型A．H．Lefebvre在大量

8、发动机试验数据的基础上总结了慢车工况贫油熄火的经验关系式，主要考虑了油滴蒸发、雾化、化学反应动力学及工况的影