旋流器特征参数对高温升燃烧室性能的影响

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1、第41卷第4期2015年8月航空发动机Aeroen西neV01．41No．4Aug．2015旋流器特征参数对高温升燃烧室性能的影响高伟伟，李锋，高贤智，孙佰刚，罗卫东(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：利用数值模拟方法考察了3级旋流器特征参数(旋向组合、旋流数)对提出的中心分级燃烧室燃烧性能的影响。对12种不同的方案进行了比较，选出了最优的3级旋流器匹配方案。计算结果表明：3级旋流器的特征参数对燃烧室流场结构和燃烧性能有很大影响；合理的旋流器旋向组合和旋流数是提高燃烧室性能的关键因素。3级旋流器旋向组合为第1、2级

2、反向，第2、3级同向，旋流角度组合为第1级400，第2、3级均为45。时，燃烧室可以达到最佳的燃烧效果。关键词：旋流器；高温升；中心分级燃烧室；出口温度分布；燃烧性能；航空发动机中图分类号：V23112文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnk1．aeroen91ne．2015．04．006E竹eCt0fSwirIerCharaCter．sticPa隐meterSonC0mbustionPerformance0fHTRC0mbustorGAoWei—wei，LIFeng，GAoXian—z}li，SUNBai—gang，LUoWei

3、—dong(schoolofJetPropulsion，BehanguIliversicy，Be扣mg100191，chilla)Abst怕ct：Thee任bctoftriple_swiderchamcteristicpammeters(swidingdirectionsands埘rlnumber)onthepmposedcencentricstagedcombustorper{．o丌Ilancewasexaminedbynumericalsimulation．Theoptimizedtriple—swirlerdesignschemewa

4、sdete肿inedbasedon12diⅡbrentschemescomp耐son．Thecalculatingresultsshowthattriple—swiderch姗cteristicpammetershavegreatinnuencesoncombustornowfieldandcombustionpe—．o肿ances．Appmpriateswirlingdirectionsandswirlnumbersarethekeyfactorstoimpmvethecombustorperfo瑚ance．Whenthepdmaryan

5、d山esecondswirlerarecounte卜mtating，thesecondandt}lirds诵rleraresynclastic—rotating，andtheprimaryswidandeis40。，thesecondandthirdswirlandesareboth450，thecombustorcanworkbest．Keywords：s“rler；h远htemperature—se；cencenmcstagedcombustor；0uⅡettemperaturedistribution；combustionperf．o

6、nnance；aemengine0引言未来军用发动机需要更高的涡轮前温度来提高发动机热力性能和推重比，势必要求发动机燃烧室具有更高的温升能力I”，也意味着未来军用航空发动机燃烧室将向高温升方向发展。遵循高推重比超高温升燃烧室的发展趋势，参考美国GE公司Huk枷Mongia等关于1650℃温升、近化学恰当比陶瓷火焰筒燃烧室研究思路醐，在保证与现有单环腔燃烧室进、出口和机匣的尺寸限制不变的情况下，提出了1种中心分级燃烧室设计方案，利用燃油中心分级加3旋流的方法在不同工况下调节主燃区当量比，并对燃烧室气量进行重新分配，取消了掺混孔，对火焰筒头部高

7、度、头部帽罩高度、火焰筒冷却孔开孔面积进行了调节，重新进行开孔面积规律设计。计算结果与采用相同数理模型，具有相同主燃室扩压器、外机匣和燃烧室出口的尺寸的sAC数值和试验性能进行了对比嗍，以验证计算结果的可信度，重点考察了旋流器特征参数(旋向组合、旋流数)对设计模型燃烧性能的影响规律陋Ml。1数理模型和研究方案1．1几何模型和网格划分中心分级燃烧室结构及计算域如图l所示。设计燃烧室为20个头部，为了计算简便，选取单头部扇形区域为计算域。设计中心分级旋流器结构如图2所收稿日期：2014一01—20基金项目：国家自然科学基金(50476005)资

8、助作者简介：高伟伟(1988)，男，在读硕士研究生，研究方向为高温升燃烧室设计及数值模拟；E—mail：mgaoweiwei@163．com。弓＼甩格式：高伟伟，李锋．高贤蟹，等