驻涡燃烧室驻涡区三维冷态流动特性数值研究.pdf

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1、第46卷第2期2014年4月空航天大学UniversityofAeronautics学报&Astronautics驻涡燃烧室驻涡区三维冷态流动特性数值研究金义何小民彭春梅方杰吴泽俊(南京航空航天大学能源与动力学院，南京，210016)V01．46No．2Apr．2014摘要：驻涡燃烧室驻涡区内的流动是影响驻涡燃烧室性能的一个关键因素。首先将数值模拟结果进行与试验测量结果进行对比，确定了最佳的湍流模型，并在此基础上通过数值方法深入研究了驻涡燃烧室驻涡区冷态流动特性。结果发现：通过在驻涡区前壁进气缝中设置一定的矩形挡片

2、可以在驻涡区一定范围内诱发以反向旋转的涡对形式存在的流向涡。对比研究了挡片阻塞比BR(挡片面积与前壁开缝面积之比)分别为0，0．2，0．4时驻涡区内的流动结构，分析了流向涡产生的原因。定量结果表明，当BR=0．2，0．4时，(1)流向涡涡量大小比BR一0时提高了将近1000A，BR一0．2对应的流向涡涡量比BR=0．4对应的流向涡涡量略大；(2)在流向涡混合层内，流向涡涡量沿轴向呈先增大后减小的趋势；(3)燃烧室总压损失约比BR=0时大1％。关键词：燃烧；驻涡燃烧室；驻涡区；冷态流场；数值研究中图分类号：V231．

3、3文献标志码：A文章编号：10052615(2014)02—0272—083一DNumericalSimulationofColdFlowCharacteristicsofCavityinTrappedVortexCombustorJinYi，HeXiaomin，PengChunmei，FangJie，WuZejun(CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)

4、Abstract：TheflowstructureincavitiesiSakeyissuefortrappedvortexcombustors．Numericalmethodisverifiedbyexperimentalresults．Accordingtothenumericalsimulationinthispaper，seriesofstre—amwisevortexeswhichexistintheformofcounter——rotatingvortexpairswouldbeinducedbythe

5、addi——tionofspecificrectangularstacksinthejetslotsinthefrontbodyofcavities．ThreecasesinwhichthestackblockageratioBR(tabareatojetslotarearatio)are0，0．2，0．4respectivelyareinvestigated．IncasesBR一0．2，0．4，theresultsshowthat：(1)thestreamwisevorticitiesaresignificant

6、lyincreasedbynearly100％comparedwiththatinthecaseBR=0，andthestreamwisevorticitiesinthecaseBR=0．2areslightlystrongerthanthestreamwisevortexesinthecasesBR一0．4；(2)inthestreamwisevortexmixinglayer，themeanstreamwisevorticityincreasesfirstandthendecreasesalongtheaxis

7、direction；(3)thetotalpressurelossofthecombustorisabout1％biggerthanthatinthecaseBR=0．Keywords：combustion；trappedvortexcombustor；cavityzone；coldflow；numericalsimulation驻涡燃烧室是一种利用凹腔(驻涡区)内驻定的漩涡来稳定火焰的新概念燃烧室。驻涡区内合理的流场结构是保证驻涡燃烧室优越性能的关键，国内外也就此开展了大量的试验和数值研究。樊未军等2006年采用

8、粒子图像测速技术(Particleimagevelocimetry，PIV)对一个二维驻涡燃烧室凹腔内的流动进行了试验测量，获得了凹腔前后体吹气对凹腔内流动的影响[1]，其后又于2007年使用大涡模拟对凹腔内双驻涡冷态流场进行了数值研究，发现在存在主流、前后壁面射流的情况下，凹腔在特定几何条件下会产生准周期生成和破碎的驻涡，同时分析了驻涡生成发展的过程[2]