某航空发动机环形燃烧室CO和UHC的数值计算

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1、928卷第2期2011年4月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．28No．2Apr．201文章编号：2095—1248(2011)02—0005—0r7某航空发动机环形燃烧室CO和UHC的数值计算吉倩，赵晨光，张宝诚，马洪安(沈阳航空航天大学．辽宁沈阳110136)摘要：采用FLUENT软件对某型航空发动机燃烧室在最大和地面慢车状态进行三维、两相、湍流燃烧模拟，计算了CO和UHC的生成，获得了温度场、速度场和浓度场的数值。CO和UHC主

2、要在低工况下生成，但油气比对污染物排放影响较大。关键词：未燃碳氢化合物；航空发动机；环形燃烧室；数值模拟；三维两相湍流燃烧中图分类号：V231．2+5文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2011．02．002NumericalsimulationofCOandUHCinanaeroengineannularcombustorⅡQian，ZHAOChen—guang。ZHANGBao—cheng，lvIAHong—an(ShenyangAerospaceUniver

3、sity，LiaoningShenyang110136)Abstract：BymeansofcommercialsoftwareFLUENT，thetemperature，velocityandconcentrationfieldsinallaeroenginecombustoralenumericallycalculatedunderthe3Dtwo-phaseturbulentcombustionsimula-tionofCOandUHCformationatmaximumandgroundid

4、lingoperationconditions．COandUHCaremain-lyprovidedunderlowoperationcondition，butgas—oilratiogreatlyinfluencesthepollutantemission．Keywords：unburnedhydrocarbon；agroengine；annularcombustor；numericalsimulation；3Dtwo—phaseturbulentcombustion航空发动机正向着高推重比和大流

5、量方向发展，同时也增加了发动机污染物排放量。航空发动机排放的污染物主要有一氧化碳、氮氧化物、冒烟以及未燃碳氢化合物等。一氧化碳(CO)和未燃碳氢(UHC)主要来源于燃气轮机低功率状态下的不完全燃烧。一氧化碳的危害是减少红血球吸收氧的能力，在浓度高时导致窒息甚至死亡。未燃碳氢不仅有毒，还是发生光化学反应的主要成分。运用GAMBIT软件进行几何建模，应用FLUENT软件进行数值计算，主要对某型航空发动机环形燃烧室CO和UHC的排放情况进行模拟⋯。由于CO和UHC均在低工况下生成，为了进行对比，模拟CO和

6、UHC在最大和慢车状态下的排放情况。1燃烧室模型及网格该型燃烧室为环形，其火焰筒内、外环分别有16、15道冷却气膜。火焰筒前端沿周向均布28个旋流器，每个旋流器中心有一个双油路离心喷嘴；火焰筒内外壁上周向均匀分布主燃孔、掺混孔和冷却孔。本计算采用3个头部的火焰筒扇形段作为模拟模型，图l为该火焰筒扇形段划分的网格。由于火焰筒主燃区温度分布对整个温度场影响很大，所以，在划分网格时，将头部至主燃孔部分的网格划分得比较密集，而后部网格则比较稀疏。收稿日期：2010—09—14作者简介：吉倩(1986一)．女

7、．陕两渭南人．在读硕士。主要研究方向：航空发动机燃烧设计与分析技术．E—mail：youyoul9860618@163．tom；张宝诚(1940一)．男．辽宁沈阳人．教授，主要研究方向：航空发动机燃烧设计与分析。沈m航空航^大学学报第28卷目I火焰筒目桔口2CO和UHC的生成机理、影响因素及控制措施2．1cO和IJHC的生成机理CO一般大髓地出现在慢车状志．这是因为慢车状态下燃油耕【量小．喷嘴雾化品质不好，主燃区空‘c量过多(贫油)，油气棍台不好，燃烧窒压力低、效率低。所以CO增大是慢车状态下燃烧效

8、率低的直接结果一。。术燃碳氢(UHC)主要是指在燃烧室出口来完全燃烧的燃油颗粒、燃油蒸气以及在燃烧过程中裂解的小分子燃油成分”1，在燃烧室出口未完争燃烧的燃油颗粒、燃袖蒸气以及部分反应的燃油蒸气主要米源于气膜对r述产物的埠熄作用。这是因为．目前设计的燃烧摩，燃油喷雾张角为900左右，往燃烧过程中，火焰的术端被卷吸，捕获进入到火焰筒气膜冷却射流中，气膜冷却射流的温度相对很低，上述未参加反应的燃油颗粒、燃油蒸气和部分反鹰的燃油蒸气的反应就终止．而且．这部分油气棍合物再也不