喷射孔径影响驻涡燃烧室性能冷态数值研究

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1、第52卷第2期汽轮机技术V0I．52N0．22010年4月TURBINE’IECHNOLOGYApr．2010喷射孔径影响驻涡燃烧室性能冷态数值研究刘世青，钟兢军，程平(大连海事大学轮机工程学院，大连l16026)摘要：驻涡燃烧室以优良的低流阻、高燃烧稳定及极低贫油极限等性能为国内外研究所瞩目。对配置于前驻体中心及后驻体外侧的喷射口以不同开口大小向流场喷射气体时对驻涡腔内部形成驻涡流场区及驻涡腔外部主流区的影响进行了冷态流场数值研究。计算结果表明当前喷射孔配置位置情况下，前驻体喷射孔开口径为后驻体喷射开口径的3倍时，驻涡腔内形成有旋涡的流场平均流速

2、低，驻涡稳定性好，并且驻涡燃烧室整体流动阻力较低。关键词：驻涡燃烧室；喷射孔大小；数值研究；冷态分类号：V231．2文献标识码：A文章编号：1001-5884(2010)02-0107-05NumericalInvestigationontlleInfluenceoftheInjectionNozzleSizefromCenterbodyinColdFlowFieldoftheTrappedVortexCombustorUUShi—qing，ZHONGJing-jun，CHENGPing(MarineEngineeringCollege，Dalia

3、nMaritimeUniversity，Dalian116026，China)Abstract：Thetrappedvo~excombustorisattractedattentiononitsperformanceoflowflowresistance，strongcombuststabilityandlowoillimity．Thenumericalinvestigationhasbeentakenonthefieldinandoutofthetrappedvortexcavityofthetrappedvortexcombustorincol

4、dflowfieldwithdiferentsizeofthenozzlelocatedontheforbedyandafterbody．Theresultshowsthattheaveragevelocityislowinthetrappedvo~excavitywithvortextrappedinit，thestabilityofthetrappedvortexisstrong，andtheflowresistanceinthetrappedvortexcombustorislow，whentheinjectionnozzlesizeonth

5、eforbodyis3timesoftheafierbody．Keywords：trappedvortexcombustor；injectionnozzlesize；numericalinvestigation；coldflowfield流之间形成自驻涡腔向外侧主流的单方向质量流，不仅有助O前言于在驻涡腔内形成相对独立的流动，抵御外侧主流流动的扰，而且有利于驻涡腔内高温的燃烧产物向外侧主流扩上个世纪90年代美国代顿大学的Hsu教授提出驻涡燃散。烧室(trapped—vortexcombustor)概念，它是一种能在大范围文献H采用实验手段研究结果表

6、明，RQL驻涡燃烧室有内实现高效燃烧且结构简单紧凑火焰稳定的燃烧室。实验降低氮氧化物的能力，相对于传统的空气分级，多孔板燃烧发现，驻涡燃烧室具有优良的性能：与传统的旋流稳定燃烧方案，保持很低的CO排放的同时，能够降低NO排放量室相比，吹熄和高空再点火边界提高50％；NO减少40％一50％。由于喷射开口大小的改变，会诱发驻涡腔内及主流流60％；燃烧效率在99％以上的工作范围拓宽40％左右。但在场发生变化，并进一步影响到驻涡腔内的前驻体喷射及燃烧大多数情况下，凹腔内的流场较为紊乱，不能获得一个相对室主进口参数发生改变，从整体上对流场产生影响。通过对稳定

7、的流场，只有在特定速度条件下的特定瞬间才能够捕捉按国外相关文献中的l最佳驻涡腔配置形式进行定常计算，到凹腔内存在相对稳定的驻涡，这样一个驻涡的存在时间不可以发现在驻涡腔中存在文献．6中记述的双涡结构形式的能持久，往往稍纵即逝⋯。燃料通过喷嘴喷射入驻涡腔可以流动。本文在参考凹腔驻涡燃烧室配置方式基础上，将前驻改善燃料的混合性能，强化燃料的燃烧效率，从燃料的角度体喷射设置为垂直于前驻体后壁面，后驻体喷射配置于后驻考虑，虽然燃料的注入会引起一定的总压损失，但可提高发体最外侧，以不同角度向驻涡腔内喷射时，内流场的流动状动机燃烧室的动量增量J。并且由于喷射的

8、引入，不仅可以况的变化情况。建立和增强驻涡腔内的旋涡，形成低速回流区，并且可以在驻涡腔内形成相对独立的化学配比环境，从而易