对V形火焰稳定器回流区内的气体质量和回流区边界上紊流交换率的研究

本文在18米/秒、28.5米/秒、40米/秒三种来流速度下,对30°V形火焰稳定器下游的速度场、密度场进行了测量。在稳定器前方均匀气体的速度增加时,火焰稳定器回流区内气体旋涡向下游移动,回流区内回流气体的总质量减小,回流区边界上的紊流交换率增加。利用测量结果,计算了火焰稳定器回流区内气体的总质量和回流区边界上的紊流交换率,找到了它们和压力系数之间的关系,找到了无量纲停留时间和压力系数的关系。     

直射式喷嘴与裙边稳定器匹配的实验研究

一、引言 迄今对裙边稳定器截面燃油浓度分布特性及其与工作参数之间的关系研究还很不够。因此进行本项研究。 二、实验装置与方法 用连续取样分析法测量裙边火焰稳定器截面燃油浓度分布,采用激光测速仪测量稳定器尾缘气流紊流度。取样分析系统与测量方法见文献[1]。     

尾缘吹气式稳定器近尾迹流动研究

本文在低速风洞中,利用在线式互相关ＰＩＶ系统,对尾缘吹气式火焰稳定器及Ｖ型火焰稳定器的近尾迹流动进行了测量,分析了瞬态场尾流结构,表明了可控横向射流与主流的相互作用形成可变回流区的特点及其与钝体回流区在流场结构上的不同,为揭示气动稳定器的稳焰机理及燃烧性能的进一步研究提供了重要的理论依据。     

二元火焰稳定器冷态流场测量

本文通过对各种测量冷态流场方法的比较,提出了使用普通探针测定二元火焰稳定器回流区的新方法。利用探针转动机构和不同型式的探针,可解决通道内不良流线体后的气流方向、速度等测量问题。     

加力燃烧室热态流场的大涡模拟

本文采用k方程亚网格尺度模型对带V形槽稳定器模型加力燃烧室紊流化学反应流进行大涡模拟的研究,采用亚网格EBU燃烧模型估算化学反应速率,用热通量辐射模型估算辐射通量。数值计算表明,在稳定器后面开始在短时间内出现涡的交替脱落和逐渐消失过程,然后形成稳定的回流区,数值计算结果与实验比较吻合,表明可用大涡模拟研究实际燃烧室瞬态燃烧流场。     

环形燃烧室性能计算

本文在任意曲线坐标下对包括扩压器和火焰筒在内的环形燃烧室三维两相反应流进行了数值模拟,燃烧室性能是采用多维经验分析法估算所用的数学模型有k-ε紊流模型,EBU-Arrhenius紊流燃烧室模型,六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型。在非交错网格体系下,气相采用SIMPLE算法和液体采用PSIC算法求解,通过两种工况和三种扩压器进口速度分布计算表明,所得的流场各气流参数分布和燃烧室性能较合理,本文所建立的程序可为燃烧室优化设计和研究提供有用数据。     

双头部燃烧室两相燃烧流场数值研究

本文在贴体坐标系下对双头部火焰简内三维两相紊流燃烧过程进行数值模拟,采用代数雷诺应力模型模拟紊流粘性、EBU-二阶矩模型模拟燃烧反应速率、六通量辐射模型考虑热辐射对燃烧流场及火焰筒壁温的影响.分别运用颗粒轨道模型与颗粒随机轨道模型研究燃烧室内气液两相流动与燃烧过程,将所得出口温度分布与实验结果进行比较,均较为相符.     

非各向同性自由流紊流度对紊流附面层特性的影响

一、前言 流体机械在高的紊流流动情况下,总是产生紊流附面层或紊流剪切层.在实际流体流动问题中,所遇到的自由流紊流度变化范围很大,在涡轮机械中自由流紊流度可高达8％～10％.当自由流紊流尺度远大于附面层厚度时,附面层可被认为是遭受到一种不稳定的外流流动.此时其时间平均的附面层速度分布与稳定外流条件下的附面层速度分布     

论热线风速仪在涡喷部件非定常流测量中的应用

热线风速仪在研究压气机失速、喘振和动叶尾迹发展过程的关系;燃烧室紊流场参数对燃油雾化、火焰传播速度、燃烧时间的影响等过程中是一种非常有用的工具。本文认为在涡喷部件试验中正确定量测量的关键在于很好掌握热线探针的校准特性及其影响因素,其中尤以温度修正、灰尘玷污及紊流度的影响等问题为最关键。     

钝体驻定燃烧器冷态和燃烧场的LES研究

本文采用LES结合FPV湍流燃烧模型数值模拟了钝体驻定火焰的冷态场和燃烧场,与实验数据进行比较,研究了火焰结构和流场特性,并分析了燃烧对流场的影响。结果表明,速度、温度和主要组分浓度的一阶和二阶统计值,均与实验值符合得较好。燃烧发生在当量混合物分数等值线处,先是沿回流区外边缘分布,然后逐渐向中心靠拢,最后在下游处类似于射流火焰。回流区前部当量混合面处的低标量耗散率和高温分布在钝体驻定火焰中起到了关键的作用。燃烧使气体发生膨胀,回流区变长,轴向平均速度和湍动能沿流向衰减速度降低,湍动能在内剪切层处的峰值降低。     

应用三维PDA测量交叉射流尾迹紊流场

本文使用DANTEC公司生产的三维粒子动态分析仪(3D-PDA)对速比为2.5的交叉射流尾迹三维紊流场进行了测量,并与钝体尾迹紊流场进行了比较,发现二者尾迹速度分布存在相似性。交叉射流尾迹湍流脉动非常强烈,但其回流区长度比同截面形状的钝体的稍短。 交叉射流流动是一个普遍现象。很多学者曾对圆形截面副射流的交叉射流进行过实验研究。本文作者亦曾使用测速探针对正三角形截面副射流的交叉射流流动进行过初步测量,并提出交叉射流燃烧器的设想,即使用交叉射流所形成的回流区代替钝体的回流区,从而避免燃烧器本身的磨损与烧坏。     

稳定器表面油膜蒸发系数的试验研究

一、前言 稳定器表面的油膜蒸发使迴流区形成附加的气态油气比对火焰稳定性影响很大。如文献[1]提出的两态混气火焰稳定的物理模型。模型中的过程系数,如:稳定器前燃料的预蒸发系数β_1、稳定器表面油珠的收集系数β_2和油膜蒸发系数β_3等很难进行测量。本文利用模拟两态混气的试验模型、运用均匀搅拌反应器的理论。研究油膜蒸发系数随稳定器表面收集燃油量、进气温度和速度变化的规律。     

围绕渗透出可燃气体的圆柱强迫对流时扩散火焰的结构

作者利用渗透性材料制成圆柱,从中向外渗出可燃气,把它置于风洞中点燃,用普通摄影和激光干涉摄影拍摄了各个工况下的火焰形状,并测出CO_2,CO,N_2,O_2等气体的浓度分布,速度场,温度场和湍流度分布,以研究雷诺数从0到10~5时火焰结构的发展;研究渗透量和吹熄速度之间的关系。实验结果表明:随着雷诺数不断增大,围绕渗透出可燃气体的圆柱强迫对流时的火焰从全包型转变成尾流型,火焰从扩散型转变成预混型;提高可燃气体的渗透量可以提高吹熄速度;用最大化学反应速率所求出的最佳混气比恰恰出现在火焰的锋面上。     

湍流强旋流预混火焰大涡模拟研究

本文采用合成涡方法生成湍流进口条件,对非受限强旋流甲烷/空气贫燃预混火焰进行了大涡模拟研究。模拟结果和实验以及DNS数据符合良好。基于此模拟方法,本文对甲烷火焰掺混氢气和水蒸气,进行了比较研究。研究发现,掺混氢气提高了火焰抗拉伸灭火能力,火焰在外剪切层强湍流作用下形成较厚火焰刷。掺混水蒸气,火焰降温明显,流场轴向速度加速较小,形成较大的当地旋流数。因而,相比于掺混氢气,其回流区更强、更宽。相比于掺混水蒸气,流场轴向速度加速较大的掺氢火焰,其轴向脉动在更强的Kelvin-Helmholtz不稳定性作用下,下游剪切层双峰结构得到了保持并增强。     

湍流和预混火焰相互作用的实验研究

建立了湍流预混火焰实验系统并实现了驻定火焰。无条件示踪条件下的研究结果表明,火焰区的速度分布呈现 双峰分布,初步证实火焰区湍流度峰值的存在是由于火焰脉动导致速度测值分散,最终由统计得到表观湍流度的增大。条 件示踪测量结果表明,在火焰区反应物来流的湍流度与上游的测值并没有明显的变化,进一步证实了这一结论。     

基于PDF-LES模型的凹腔支板火焰稳定器模拟

航空发动机加力燃烧室有进口气体温度高、速度高、湍流度大的特点,是极为典型的湍流与燃烧相互耦合的工况。大涡模拟(LES)兼具高精度与合理计算量两个特点,概率密度函数模型(PDF)适用于湍流与复杂化学反应相互耦合的问题。本文在基于PDF-LES的Aero Engine Combustor Simulation Code(AECSC)程序基础上,对凹腔支板火焰稳定器进行数值模拟。使用气相版本对有无凹腔支板结构分别进行三个速度入口条件下的甲烷湍流燃烧模拟,并用两相版本对带凹腔支板结构进行设计工况下煤油喷雾的模拟。结果表明:凹腔结构的火焰稳定性要优于无凹腔结构;凹腔支板结构对于液相燃料的控制能力较气相更强。     

加力燃烧室内火焰扩张角的研究——紊流预混火焰扩张角的计算

一、引言 紊流火焰扩张角已有不少实验研究,但实验条件不完全相同,实验结果也不一致。例如气流温度和余气系数对火焰角的影响趋势有两种完全相反的结论。近几年来,有些人还进行紊流火焰扩张计算,其结果与文献[2]的实验数据大致相符。这些理论计算虽然取得一定的成绩,但还未解决问题。为了进一步探讨火焰角的变化规律,本文用数值解方法计算二元管内紊流火焰扩张。本文计算采用了修改的EBU燃烧模型和混合长度紊     

二元火焰稳定器回流量研究(冷态)

钝体火焰稳定器的回流量是影响火焰稳定性的重要因素,根据射流理论可以导出回流量的表达式。图1中,由于射流的引射作用,流量逐渐增加。假定射流与周围气体的性质及温度相同,不计压缩性,则任意平面a—a上射流的总质量流量为     

贴体坐标系下模型加力室的大涡模拟

本文利用贴体网格对带V形槽稳定器模型加力燃烧室素流化学反应流流动进行大涡模拟的研究。采用区域法生成模型加力燃烧室的二维贴体网格,并采用多区域耦合法进行区域之间的数据传递,求解加力室整体流场。采用k方程亚网格尺度模型和亚网格EBU燃烧模型分别估算其亚网格紊流粘性和化学反应速率,用热通量辐射模型估算辐射通量,并用交错网格下SIMPLE算法和混合差分格式求解离散方程,壁面函数处理固壁边界条件。计算结果显示了稳定器后面的回流区气流结构,所得的热态流场模拟结果与实验比较吻合,表明采用贴体网格对模型加力燃烧室进行大涡模拟能真实反映流体流动及燃烧过程。     

湿空气扩散燃烧火焰结构特性研究

利用二维粒子成像速度仪(PIV)对钝体燃烧器中的甲烷／湿空气扩散燃烧的速度场进行测量,考察其火焰的结构特性及其内部流动状况。通过对湿空气燃烧流场与普通燃烧流场的对比分析表明,湿空气燃烧情况下,两种燃烧状态的火焰(回流燃烧火焰和中心射流主导火焰)相互转换的燃空速度比(γ)值要比普通燃烧的小;湿空气燃烧使得喷嘴后的同流空气的速度降低,空气的回流作用减弱,燃料更容易冲出回流区,火焰的稳定性能变差。