进气温度对航空发动机燃烧室辐射换热的影响.pdf

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1、第39卷第5期2013年10月航空发动机AeroengineV01．39No．50ct．2013进气温度对航空发动机燃烧室辐射换热的影响王成军，江平，辛欣，曾文(沈阳航空航天大学航空航天工程学部，沈阳110136)王成军(1967)，男，博士，副教授，硕士生导师。研究方向为燃烧陛能和基于PIV流场的测试技术、燃烧流动分析及数值计算。收稿日期：2012—12—24摘要：为了解燃烧室内火焰辐射换热特性，建立了某型航空发动机燃烧室计算模型，利用数值模拟方法，研究了不同进气温度下燃烧室内燃气温度、碳黑粒子生成及分布变化对燃烧室辐射热流量和火焰筒壁温的

2、影响。研究结果表明：随着进气温度的升高，燃气温度升高，碳黑粒子质量分数增大，且高温区和碳黑粒子生成区均往前移；火焰筒壁温急剧升高，高温区集中在燃烧室中间段和掺混段，主燃区火焰筒壁温相对较低；辐射热流量不断增加，由3245W增加到8674W，辐射热流量主要受燃气辐射特性影响。关键词：燃烧室；辐射换热；进气温度；数值模拟；航空发动机；火焰筒壁温InfluenceofInletAirTemperatureonRadiationHeatTransferforAeroengineCombustorWANGCheng-jun，JIANGPing，XINX

3、in，ZENGWen(SchoolofAerospaceengineering,ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China)Abstract：Inordertounderstandthecombustorflameradiationtransfercharacteristics，thecalculationmodelofallaemenginecombustorwasbuiltusingnumericalsimulationmethod．Theinfluenceofcombustorgas

4、temperature，sootgenerationanddistributionchangeoncombustorradiantheatfluxandlinerwalltemperaturewerestudiedunderthedifferentinletairtemperature．Theresultsshowthatgastemperatureandsootconcentrationincreases，whilethehightemperatureandhighsootgenerationareaallmoveforwardwithth

5、einletairtemperaturerise．Thelinerwalltemperaturehasincreaseddramatically，andthehightemperatureareaisconcentratedonthecombustorintermediatesectionandmixingsection，thewalltemperatureinmaincombustionzoneisrelativelylow．Radiationtransferincreasedby3245Wto8674W，andradiationheatt

6、ransferrateismainlyaffectedbygasradiationproperties．Keywords：combustor；radiationtransfer；inletairtemperature；numericalsimulation；aeroengine；linerwalltemperature0引言近年来，随着现代航空发动机的发展，燃烧室油气比不断增大，燃烧室出口平均温度进一步升高，使用于燃烧的空气越来越多，而用于冷却和掺混的空气越来越少【11。因此，高温燃气与火焰筒壁之间的传热问题13益突出。在高温高压的航空发动机

7、燃烧室内，辐射换热在火焰传热中占80％t2]，主要包括气体辐射换热和烟颗粒辐射换热，其中气体辐射只占很小比例，而烟颗粒辐射换热占2／3左右【3】。目前，对燃烧室辐射换热的研究主要是对气体辐射机理、光学谱带模型应用、辐射换热模型等的基础性研究嗍，考虑燃烧室进气温度变化对辐射换热的影响研究相对较少。而在航空发动机运行中，进气温度变化会对燃烧室辐射热流量及火焰筒壁面温度产生明显影响网，在该方面进行研究对提高燃烧室性能及燃烧效率，延长燃烧室寿命有着重要意义。由于辐射换热的复杂性，基于迅速发展的计算机技术的数值模拟方法在燃烧室辐射换热研究中占有重要地位

8、陋121。本文采用数值模拟方法，对某型航空发动机燃烧室建立了计算模型，对不同进气温度下，燃烧室内火焰温度、碳黑粒子生成及分布变化对燃烧室辐射热流量、火焰筒壁温影响进