超高温升中心分级燃烧室设计及计算分析.pdf

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1、第4l卷第l期航空发动机v。1．4lNo．1111i．竺!旦Aeroen西neFeb．2015超高温升中心分级燃烧室设计及计算分析高贤智1，李锋z，郭大鹏z(1．上海电气燃气轮机有限公司研发郝，上海200240；2．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：针对航空发动机高推重比、高温升的需求，提出1种中心分级旋流燃烧室的设计方案。在保证与现有单环腔燃烧室(SAC)迸出口尺寸、机匣尺寸限制不变的情况下，对设计模型进行了3维数值模拟，并与现有的单环腔燃烧室数值模拟结果及试验结果进行了对比分析。研究结果表明：设计油气

2、比为0．045时，设计中心分级燃烧室温升可达1356K，出口温度分布可达0．137，出口径向温度分布可达0．096；此外，与SAc相比，中心分级燃烧室可获得更低的总压损失，更低的出口温度分布系数以及高工况下可获得更高的燃烧效率；污染排放性能表明，中心分级燃烧室在慢车点CO排放比SAc的稍高，在设计点N0x排放按g佃燃油计比SAC的低。关键词：超高温升；中心分级燃烧室；单环腔燃烧室；出口温度分布；航空发动机中图分类号：V231．1文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkl．aeroen91ne．2015．01．002Des

3、ignandComputatjOnaIAnaIysis0fUItra—HighTemperatureRiseConcentr．cStagedCombustorGAoⅪan—zhil，LIFenf，GuoDa—pen酽(1．ResearchmdDevelopInentDepar虹nent，shan曲aiElec仃icGasTurbineco．，Ltd，ShaIl曲ai200240，c11ina；2．schoolofJetPropul60n，Be小angUniVefsity，Be面ing100191，Ch．ma)AbStract：Ba

4、sedon山eincre船ingdemandforhighthms卜to—weightratioandhightemperatureriseaircrmen舀nes，adesignmethodofconcentricstagedcombustorwaspmposed．Inensuringthes釉eiIlle如xitsizeandcasesize埘tllsindeannularcombustor(SAC)，t}lree—dimensionalreactionflowsimul确onwereconducted咖山edesigrImo

5、del讷ththenuentsofhare．Fi盯aⅡy，thecapabil崎wascomparedandanalyzedwiththenumericalsimulationresultsandexperimentalresllltsobtainedf南mSAC．Theresuhsshowtha匕attlledesignfuel，缸rratioof0．045，thetemperatureriseofdesignconcentricstagedcombustoris1356l(，ouⅡetteInperamreis0．137，绷d

6、exittemperaturedis西bu￡ionfac￡oriso’()96，whichcanmeet山edesignrequi册entofult疆—hightemperaturer；secombusll1naddition，comParedtoSAC，theconcent^cstagedcombustorcanobtainhighertotalpressurerecoverycoemcient'lower叫dettempemture，finepmfilefactor’andhighercombustionefficiencya

7、thighpowerstate．PoUutionemissionsperfb珊anceshowstIIatCOemissionsoft}leconcentricstagedcoInbustionisslightlyhigher￡hantbatoftheSACatidlecondition，andtheN0xemissionsislowerth跚theonesoftheSACatdesigncondition．Keywords：ultra—hightempemture；concentricstagedcombust0。；sin—e硼

8、nualcombustor；ouⅡettemperaturepmfile；aemengine0引言提高发动机推重比的要求随着技术发展持续增加。提高推重比最直接和最有效的方法一是提高发动机压比以提高循环效率，二是提高涡轮进口温度以提高单位推力。因此，