低排放燃烧室化学反应器网络模型的参数化

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1、第42卷第2期航空发动机V01．42No．22016年4月AeroengineApr．2016低排放燃烧室化学反应器网络模型的参数化刘闯，李鹏飞，刘勇，朱冬清，金仁瀚(南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室．南京210016)摘要：为了掌握低排放燃烧室的污染物排放情况，对其化学反应网络器(CRN)模型的参数化进行研究。对爬升工况下燃烧室CFD数值模拟结果进行分析，划分燃烧室的结构，得到燃烧室的CRN模型。再利用自编程软件对燃烧室的结构参数和进口参数进行参数化定义，并把参数化的CRN模型在不同工况下的模拟结果-5试验结果分别比较。结果表明：在慢车工况下二者相差不大，在

2、爬升工况下二者差异也在允许误差范围之内。验证了该模型可行性较好．该参数化CRN模型可用于预测低排放燃烧室的污染物排放量和出口温度。关键词：化学反应器网络模型；低排放燃烧室；CFD数值模拟；参数化；污染物排放；航空发动机中图分类号：V231．2文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．02．003ParameterizedChemicalReactorNetworksMoldsofLow—EmissionCombustorLIuChuang．LIPeng—fei，LIUYong，ZHUDong—qing，JINRen—han(Ji

3、angsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystem，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Nanjing21()f)16．China)Abstract：Inordertomasterthepollutantemissionofalow—emissioneombustor．theparametersofthelOW—emissioneombustorChemicalReactorNetworks(CRN)modelswerestudied．CFDnumericalsimula

4、tionontheeombustorunderclimbingconditionwascarriedout．thesimulationresultswereanalyzed．combustorstructuresweredi、7idedandtheparameterizedCRNmodelswereobtained．Thentheeombustorstructuralparametersandinletparametersweredefinedbyself-programmingsoftware，andthesimulationresultsandtestresultso

5、ftheparameterizedCRNmodelswerecomparedunderdifierentconditions．Theresultsunderidieconditionaresimilar．meanwhile，thecomparisonofresultsunderclimbingconditionsarewithintheallowederrorrange，whichverifythefeasibilityofthemodels．Therefore，theparameterizedCRNmodelscanbeusedtoforecastthelow-emis

6、sioncombustorpollutantemissionandoutlettemperature．Keywords：chemicalreactornetworksmodels；low-emissioncombustor；CFDnumericalsimulation；parameterized；pollutant；TAPSemission；aeroengine0引言目前，化石燃料的燃烧过程已经成为非常可靠的能量来源。燃气轮机燃烧室内的燃烧情况直接影响到燃气轮机的性能和排放。化学反应网络(CRN)会定量地提供燃烧室中氮氧化物和一氧化碳的生成结果，对燃烧室的设计、优化环节以

7、及燃烧系统污染物排放的减少非常有帮助。在国外，Sturgesslll运用区域建模的思想研究了贫油预混燃烧室内的贫油熄火情况；Steele121构建了HP—JSR反应器，应用2个PSR串联的简单网络模型对污染物排放进行预测，预测结果与试验数据吻合得很好；Nicol等。运用由1个PSR和一系列PFR组成的模型，研究了在甲烷和空气预混燃烧情况下，不同的反应机理对NOx排放的影响；Sturgess和Shouse[41运用CFD—CRN方法对燃烧室内污染排放进行了研究，CRN模型能够较好地满足流场以及化学反应计算的要求；Bengtsso