航空发动机燃烧室一体化设计系统

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1、第38卷第4期航空发动机Vo1．38No．42012年8月AeroengineAug．2012航空发动机燃烧室一体化设计系统严红，严传俊(西北工业大学动力能源学院，西安710072)摘要：为缩短航空发动机燃烧室的设计周期，提高设计质量，实现燃烧室设计一体化是非常重要的一步。但由于燃烧室中物理化学现象非常复杂，一体化设计对设计人员提出了1项富有挑战性的任务。发展了1种适用于航空发动机燃烧室的一体化设计系统，它主要由燃烧初步设计、几何建模、网格生成、CFD数值模拟、性能优化等部分组成。具有参数化、一体化和自动化的优点，能缩短燃烧室设计周期，提高设计质量，为燃烧室设计与研制提供有力的工具

2、。关键词：航空发动机；燃烧室；一体化设计IntegratedDesignSystemofAeroengineCombustors严红(1969)，女，教授、博士生导师，研YANHong，YANChuanJun究方向为推进系统数值计算。(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072，收稿!El期：2012—06—19China)Abstract：InordertodecreasedesigncycleandimprovedesignquMi~，integrateddesignofaircra

3、ftenginecombustorisveryimportantstep．ItisofagreatehMlengetothedesignersandresearchersinthefield．Themainreasonisthatthephysio-ehemieMphenomenaoccurringinthecombustorsarehighlycomplex．Anintegrationdesignsystemofaircraftenginecombustorswasdeveloped，whichconsistsofthepreliminarydesign，geometrymode

4、ling，meshgeneration，numericalsimulation，andperformanceoptimization．Ithasadvantagesofparameterization，integration，andautomation，andenablestoshortenthedesigncycleandimprovethedesignquali~，providingapowerfultoolforthedesignanddevelopmentofcombustor．Keywords：aeroengine；combustor；integrateddesignsy

5、stem改，适用各类燃烧室。由于燃烧现象的复杂性和受计0引言算资源限制，目前CFD还不能用于燃烧室的反设计，燃烧室设计的质量和速度直接影响新型发动机的即不能用于直接确定燃烧室的尺寸和形状。因此，经研制质量和周期。由于燃烧过程的复杂j生，以往航空发验和半经验设计方法在现阶段还是必不可少的。燃烧动机主燃烧室设计主要依靠经验和半经验的设计方室先进的设计方法是经验、半经验设计方法与CFD法。所采用的设计基于：燃烧理论模型(如火焰传播速分析相结合的设计方法。度模型和化学反应器模型)；现有燃烧室设计参数的统国外对燃烧室先进设计方法开发十分重视。美国计和归纳；揭示燃烧童性能与其几何参数、工作参数

6、关GE公司Mongia等人早在20世纪70年代就开始进系I的一些基础实验。而这些不能完全适应新型燃烧行CFD在燃烧室设计中的应用研究，取得了许多重室的设计。现代计算流体力学(ComputationalFluid要的研究成果。美国霍尼韦尔(Honeywel1)公司LaitJDynamics，CFD)或计算燃烧学fComputational于1998年开始研制了1种用于燃烧室设计的先进燃CombustionDynamics，CCD)的迅猛发展，为燃烧室设烧工具(AdvancedCombustionTool，ACT)。ACT的特计提供了有力工具。计算流体力学基于质量、动量、能点是以CFD

7、为基础，在燃烧室几何造型和网格生成量守恒定律，不仅可以计算燃烧室流场，预估燃烧室方面采用参数化的方法，每个几何特征都可以方便、的性能，还可以对现有燃烧室设计公式进行验证和修快速地修改、增加、删除，从而可以极大地缩短设计循2航空发动机第38卷环迭代的时间。GE公司Tangirala[6~于2000年提出将2燃烧室初步设计参数化几何造型方法应用于燃气轮机燃烧室设计。德2．1设计指标国联邦陆军大学与RR公司于2004年合作开发了燃燃烧室设计指标取烧室初步设计系统(PRECO