斜切径向旋流器环形燃烧室数值模拟

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1、2010年囊36簋囊2啊V01．36No．2Apt．2010斜切径向旋流器环形燃烧室数值模拟徐榕1，程明2，赵坚行1，刘勇1(1．南京航空航天大学能源与动力学院。南京210016；2．沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)徐榕(1982)。男，在读博士研究生。主要从事燃烧数值仿真与试验研究。收稿日期：201咖1—181引言旋流器是航空发动机燃烧室的主要部件之一，其性能好坏直接影响整个燃烧室的综合性能。斜切径向旋流器(又称旋流杯)是当代航空发动机燃烧室中经常使用的双级旋流器，因具有工作性能稳定可靠、流量及旋流特性相容性好

2、等优点，已被CFM56、F101等涡扇发动机和，1700等涡轴发动机采用。为了提高对该类旋流器设计及优化的能力，使其在现代发动机燃烧室中更好地应用，国内外摘要：采用三维贴体坐标系统，对包括突扩扩压器、帽罩、旋流杯、火焰筒以及内、外环通道的环形燃烧室全流程2相燃烧流场进行数值研究。采用k-e湍流模型、2阶矩-EBU湍流燃烧模型、6通量辐射模型和颗粒轨道模型等模拟2相湍流燃烧流动，分析了进口工况对全流程燃烧流场的影响。计算结果表明：随着进IZl工况的改变。燃烧室出口温度场也发生相应变化；计算结果与试验数据比较表明：所用的数学

3、模型合理、计算方法可行，其结果可为某型燃烧室优化设计提供可靠依据。关键词：斜切径向旋流器；环形燃烧室；PIV测量；数值模拟NumericaIStudyofanAnnularGasCombustorwithSwirlCupXUKon91CHENGMin92ZHAOJian一】d1191LIUYon91(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing，210016，China，2．Shenya

4、ngAeroengineResearchImdtute，ChinaAviationIndustryCorporation，Shenyang，110015，Claim)Abstract：The，札伽廊nfsimulationofdumpdiffuser,cowl,swirlcup，舰tubeandthetWOphasecombustor向Idofannularcombuaorwithinnerandouterpassage伽pe咖rmed琳西皤three--dimensionalbody-#tedcoordinatesys

5、tem．Two-phaseturbulentcombustionflowwa$simulatedwithI

6、}—gturbulentmodelSOM-EBUturbulentcombustionmodelsix-fluxradiatmnmodelandparticletrajectorymodelTheinfluencesofinletmode011integratedcombustion洳缸hi僦reanalyzednumerically．Theresultshowthatthecombustoroutlettempe

7、rature丘lddmaedrelativelywiththec^彻伊softheinletmode．Thecompw'isonbetweenthecalculationresultandtheexperimentdatashowsthemathematicalmodelandthecalculationmethod田芎feasible．Theresultsprovidereliabler咖陀，lces．，打combustionoptimization如sig，kKeywords：swirlcup；annularcomb

8、ustor；PIVmeasumment；numericalsimulation学者进行了大量研究。文献【l】利用PDPA测量旋向相反的CFM56发动机旋流杯下游液雾流场，试验研究了不同液体性质对液雾特性的影响。但因旋流器尺寸小、内部流场由多通道流域组成，结构复杂，受测量手段限制，很难通过试验研究深入了解其内部气流的流动情况。为此，有些学者采用数值方法模拟其内部流场，通过数保稻募：斛切径向旋溜墨琢形燃魉室数值糍捆值分析进一步掌握其工作原理。如文献【2】采用Fluent软件对CFM56发动机旋流杯火焰筒头部流场进行计算，所得

9、结果与PDPA的测量数据符合较好。在此基础上，提出可把数值模拟与试验研究相结合的方法发展成航空发动机燃烧室设计的工具。文献【3】采用PIV测量旋流杯环形燃烧室冷态和2相燃烧流场，同时还利用Fluent软件进行相应的数值计算。文献【4】在贴体坐标系下，研究旋流杯速度场及其湍流特性。随着计算机技术和计算燃烧学的迅速发展，