涡轮叶片径向槽轴向长度对超紧凑燃烧室性能的影响

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1、第42卷第6期航空发动机Vol.42No.62016年12月AeroengineDec.2016涡轮叶片径向槽轴向长度对超紧凑燃烧室性能的影响121王力军，周辉，江金涛（沈阳航空航天大学能源与环境学院1，航空航天工程学部（院）2，沈阳110136）摘要：为探究涡轮叶片径向槽轴向长度对超紧凑燃烧室性能的影响，对3种不同轴向长度的径向槽分别在2种当量比条件下，用FLUENT软件对超紧凑燃烧室内流动及燃烧进行了数值模拟。结果表明：随着径向槽轴向长度的减小，燃烧环内未完全燃烧的微小燃油颗粒和燃气沿着槽的径向迁移量也减少，从而使燃油颗粒和燃油蒸气在燃烧环内的驻留时间增加；当叶片径

2、向槽的轴向长度与燃烧环轴向长度之比等于0.75且燃烧环当量比为0.81时，燃烧室的燃烧性能较好。这对超紧凑燃烧室的优化设计有重要的参考价值。关键词：超紧凑燃烧室；涡轮叶片；径向槽；燃烧性能；数值模拟；航空发动机中图分类号：V235.2文献标识码：Adoi：10.13477/j.cnki.aeroengine.2016.06.009EffectsofCavityLengthofTurbineRadialVaneCavityonPerformanceofUltra-CompactCombustorWANGLi-jun1,ZHOUHui2,JIANGJin-tao1渊Coll

3、egeofEnergyandEnvironment,ShenyangAerospaceUniversity1,Shenyang110136,ChinaFacultyofAerospaceEngineering2冤Abstract:Toinvestigatetheeffectsofaxiallengthofturbineradialvanecavity(RVC)ontheperformanceofUltra-CompactCombustor(UCC),FLUENTwasusedtosimulatetheflowandcombustionintheUCCforthreedi

4、fferentaxiallengthofRVCundertheconditionoftwoequivalenceratios.ResultsshowthatwiththereductionofaxiallengthofRVC,theradialmigrationofunburntmicrofuelparticlesandgastoRVCisreduced,theresidencetimeoffuelparticlesandgasisreverselyincreasedinthecircumferentialcavity.Thecombustionperformanceo

5、fUCCisbetterwhentheratioofaxiallengthofRVCtothatofthecircumferentialcavityis0.75andtheequivalenceratiois0.81.IthasimportantreferencevaluefortheoptimizationdesignofUCC.Keywords:Ultra-CompactCombustor;turbinevane;radialvanecavity;combustionperformance;numericalsimulation;aeroengine用试验证明了Le

6、wis的结论，并发现UCC内火焰的0引言长度比传统燃烧室内火焰的长度减短近一半；Zelina近些年对航空发动机的关注日益集中在提高推[3]等对不同结构径向槽的UCC的燃烧性能进行数值重比上，减轻发动机质量成为1个重要目标。其中，美[4]研究；Katta等认为离心力的大小对火焰结构的影响国空军研究实验室(AirForceResearchLab,AFRL)研[5]不明显；莫妲等数值分析了3种不同二次气射流角，究的超紧凑燃烧室(Ultra-CompactCombustor，UCC)效发现二次气射流角越大，燃油颗粒在燃烧环的停留时果较为显著。在UCC中，空气以一定角度射入燃烧环

7、[6]间增加；徐亚兴等对燃烧环设计了6种不同长宽比，内形成高旋流，利用离心加速度效应快速传播火焰。发现当燃烧环长宽比为0.6时，出口径向温度分布接[1]Lewis等发现当离心力从500g增加到3500g时，火近抛物线型，CO排放量最低；美国空军研究实验室[2][7]焰传播速度与离心加速度的平方根成正比；Zelina等Anisko等数值分析3种不同宽度的燃烧环在不同流收稿日期：2016-05-05基金项目：航空科学基金（2013ZB54009）资助作者简介：王力军（1963），男，副教授，研究方向为航空发动机燃烧室设计及分析；E-mail：