双级径向旋流器燃烧性能的数值研究

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1、第29卷第1期2012年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．29No．1Feb．20l2文章编号：2095—1248(2012)01—0034—04双级径向旋流器燃烧性能的数值研究李超，王成军，张群杰(沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136)摘要：设计一种双级径向旋流器，采用数值模拟的方法研究了旋流器的燃烧性能。计算结果表明：旋流器第Ⅱ级叶片安装角在400～60。范围内，燃烧室内速度分布相差较小；燃烧室内温度分布与旋流器叶片安装角没有呈现规律性的变化关系；所研究的燃烧室结构，旋流器第Ⅱ级叶片安装

2、角为600的燃烧室燃烧性能更好。关键词：双级径向旋流器；旋流器设计；安装角；数值模拟中图分类号：V231．2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2012．01．008Numericalstudyonthecombustionperformanceofdual-stageradialswirlerLIChao，WANGCheng-jun，ZHANGQun-jie(FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Inthispa

3、perakindofdual—stageradialswirlerwasdesignedandthecombustionperformanceoftheswirlerwasinvestigatedbynumericalsimulation．rnlecalculationresultsshowthatwhenthesecondstageinstallationangleiswithintherangeof400to600．thereisasmallvelocitydistributiondifferenceandnoregularchangingrelationshipbet

4、weenthetemperaturedistributionofcombustorandinstallationangleoftheswirler．neperformanceofthiscombustionchamberisthebestatthesecondstageinstallationangleof600jnmiscombustionchamber．Keywords：dual—stageradialswirler；swirlerdesign；installationangle；numericalsimulation旋流器是燃气轮机燃烧室的一个重要部件，其主要功用有：

5、(1)在火焰筒头部产生高速旋转射流形成低压区，从而造成热回流区以保证火焰稳定；(2)高速旋转射流增加了气流与油滴的相对速度，改善了燃油雾化和混气形成；(3)为头部提供适量的空气，以保证头部具有适合的余气系数。因此旋流器的工作性能如何将全面影响燃烧室的综合性能。为了提高燃烧室的温升及其稳定工作范围，改进火焰筒头部燃烧组织，发展多级旋流器是满足高性能燃烧室燃烧性能的关键。双级旋流器作为一种新型旋流器，由于它能保证良好的气动雾化性能和充足的回流区，满足高温升大热负荷燃烧室头部设计要求，因此常被一些先进发动机燃烧室采用。针对旋流器的工作特性，国内外不少学者对旋流器的功用及其对燃烧室

6、燃烧性能的影响做了大量的研究。Woodmansee等应用激光多普勒测速仪和数字式示踪粒子测速仪技术研究了旋流器下游流场¨j。wOO等对同向和反向旋转的双级径向旋流器的流场和燃油雾化进行了研究旧o。文献[3]中采用三维贴体坐标系统，对环形燃烧室全流程两相燃烧流场进行了数值研究，分析了进口工况对全流程燃烧流场的影响∞J。文献[4]设计了一种三级旋流器，并对其工作状况进行了数值研究HJ。文献[5]试验研究了双旋流器头部燃烧室几何参数对单头部试验燃烧室燃收稿日期：2011—09～28作者简介：李超(1986一)，男，辽宁兴城人，在读硕士，主要研究方向：航空发动机燃烧室设计与分析技术

7、，E．mail：1c5404201@163com；王成军(1967一)，男，辽宁沈阳人，副教授，主要研究方向：燃烧及两相流，E—mail：wangchengjun22@sina．corn。第1期李超，等：双级径向旋流器燃烧性能的数值研究烧性能影响”1。文献[6]数值模拟双级径向旋流器的燃烧过程”’。文献[7]介绍了径向旋流器的设计和计算方法，并在燃烧室中对旋流器的性能进行了试验分析”1。文献[8]采用数值模拟和试验结合的方法对新型低NOx旋流燃烧器的冷态空气动力场进行了研究”J。文献[9]采用Fluent软件对CF