分级进风对旋流燃烧室内湍流燃烧的影响

本文在分级进风旋流燃烧室的实验台上,测量了在不同的分级进风比率或二次直流风率条件下,湍流旋流燃烧的时均温度场、O_2、CO_2、CO和NO浓度场的分布。通过实验测量结果分析了分级进风对旋流燃烧室内湍流燃烧过程及NOx生成的影响。     

湍流旋流燃烧与NO_x生成的实验测量

本文设计了采用分级进风方式的旋流燃烧室,建立了湍流旋流燃烧热态实验装置系统。对分级进风旋流燃烧室内的湍流燃烧与NO_x生成进行了实验测量,获得了在不同的分级进风流量比率即二次风率下燃烧室内气体温度和O₂.CO₂、CO与NO浓度的分布。     

旋流燃烧室内湍流燃烧的PDA实验研究

本文建立了采用分级进风的旋流燃烧室实验台，实现了用三维激光粒子动态分析仪（ＰＤＡ）测最湍流旋流燃烧的热态瞬时速度场。在一次风旋流数为０．６９的工况下，衍到了燃烧室内气体时均轴向与切向速度和轴向与切向脉动速度均方根值的分布。     

湍流旋流燃烧瞬时速度PDF的实验测量

本文应用三维激光粒子动态分析仪(PDA)对分级进风旋流燃烧室内的湍流燃烧过程进行了实验测量。通过瞬时速度场的测量结果,获得了燃烧室内各测点上气体轴向与切向瞬时速度的概率密度函数(PDF),揭示了热态速度场的湍流脉动特性。     

二次风率对分级进风燃烧室内湍流燃烧与NOx生成的影响

本文在分级进风燃烧室的热态实验装置上,测量了燃烧室内湍流燃烧的温度场和组分浓度场,研究了分级进风的流量比率即二次风率对燃烧及NOx生成的影响.得到了四组不同二次风率下燃烧室内气体温度和O2、CO2、CO与NO浓度的分布.     

旋流燃烧室内同向和反向旋转射流湍流流动的数值模拟

针对发展高效低污染旋流燃烧技术的需要,对旋流燃烧室内两股同轴旋转射流相互作用的湍流旋流流动进行了数值模拟.计算中采用了一种新的代数Reynolds应力模型和QUICK离散格式.在两股射流同向旋转和反向旋转两种条件下,将模拟得到的燃烧室内湍流旋流流动的时均气体轴向速度场、切向速度场和静压场与实验数据进行了比较.     

旋流燃烧室内颗粒运动的数值模拟

本文应用流体相湍流脉动速度大小和方向均具有随机性的颗粒相随机轨道模型,对有直流一次风和旋流二次风的旋流燃烧室内的颗粒运动进行了数值模拟。得到的颗粒相轴向总质量流通量、轴向与切向速度分布与实验测量数据相符合,并比 Gosman 颗粒随机轨道模型的模拟结果有一定的改进。     

旋流杯燃烧室流场的数值与试验研究

本文在任意曲线坐标系下对旋流杯环形燃烧室冷态和两相燃烧全流程流场进行数值研究。采用RNG k-ε湍流模型,EBU-Arrhenius燃烧模型和六通量辐射模型模拟湍流燃烧过程;采用颗粒轨道模型模拟两相流动。为了验证数学模型与计算方法,本文还采用PIV测量燃烧室火焰筒内冷、热态流场,利用温度耙测量燃烧室出口温度径向分布,所得的计算值与试验数据符合较好,表明所用的各数学模型合理、计算方法可行,所得研究结果可为该类燃烧室的优化设计提供有用的依据。     

基于FGM的旋流预混燃烧室超大涡模拟

针对航空发动机燃烧室等复杂工程中的预混燃烧问题发展高精度、高效的数值预测方法,本研究发展了火焰面生成流型(FGM)详细化学反应建表方法结合超大涡模拟方法(VLES),对工程中的GE LM6000预混旋流燃烧室燃烧开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了比较。计算结果表明,VLES-FGM方法可以较准确地预测出旋流预混燃烧室内的流场及温度场分布。为了进一步模拟航空发动机真实的燃烧工况,对原始单头部燃烧室使用周期性边界条件来类比全环燃烧室。计算结果表明,VLES-FGM方法计算得到的周期性燃烧室流场回流区相比较固壁边界燃烧室较小,并且固壁边界燃烧室温度场具有明显的颈部结构,燃烧室下游的高温区分布更为均匀。本文计算结果表明基于FGM燃烧模型的自适应湍流模拟方法VLES对于模拟复杂航空发动机相关的旋流预混燃烧具有很大的应用潜力。     

旋流数对湍流燃烧中NO生成影响的研究

通过实验和用湍流燃烧二阶矩概率密度模型对不同旋流数下甲烷-空气湍流燃烧和NO生成进行了研究。在燃料中加入少量氨模拟燃料氮。研究结果表明,随旋流数的增大（由0到1）,热NO排放先上升后下降,而总NO和燃料NO排放则先下降后上升。旋流数增大使湍流强度先下降然后稍有上升,使进口附近温度先上升然后稍有下降。热NO的生成受温度的影响更大而燃料NO的生成受湍流的影响更大。     

Prediction of soot and thermal radiation in a model gas turbine combustor burning kerosene fuel spray at different swirl levels

Combustion of kerosene fuel spray has been numerically simulated in a laboratory scale combustor geometry to predict soot and the effects of thermal radiation at different swirl levels of primary air flow. The two-phase motion in the combustor is simulated using an Eulerian–Lagragian formulation considering the stochastic separated flow model. The Favre-averaged governing equations are solved for the gas phase with the turbulent quantities simulated by realisable k–? model. The injection of the fuel is considered through a pressure swirl atomiser and the combustion is simulated by a laminar flamelet model with detailed kinetics of kerosene combustion. Soot formation in the flame is predicted using an empirical model with the model parameters adjusted for kerosene fuel. Contributions of gas phase and soot towards thermal radiation have been considered to predict the incident heat flux on the combustor wall and fuel injector. Swirl in the primary flow significantly influences the flow and flame structures in the combustor. The stronger recirculation at high swirl draws more air into the flame region, reduces the flame length and peak flame temperature and also brings the soot laden zone closer to the inlet plane. As a result, the radiative heat flux on the peripheral wall decreases at high swirl and also shifts closer to the inlet plane. However, increased swirl increases the combustor wall temperature due to radial spreading of the flame. The high incident radiative heat flux and the high surface temperature make the fuel injector a critical item in the combustor. The injector peak temperature increases with the increase in swirl flow mainly because the flame is located closer to the inlet plane. On the other hand, a more uniform temperature distribution in the exhaust gas can be attained at the combustor exit at high swirl condition.     

旋流对煤粉燃烧NO排放影响的数值模拟

本文用基于HCN释放的简化Solomon模型的NO生成湍流反应的统一二阶矩代数模型(AUSM)和煤粉燃烧的双流体模型,对不同旋流数下煤粉燃烧器内两相流动,煤粉燃烧和NO生成进行了数值模拟。模拟结果和文献中实验结果符合很好。模拟结果指出,随着旋流数的增加,NO的排放先减少后增加,燃尽率先增加后减小,和气体燃烧中得到的规律类似。     

小型滞止旋流火焰结构和空气动力学特性的实验研究

本文结合旋流火焰和滞止火焰的特点,发展了一种新的滞止弱旋火焰燃烧器.首先,基于中心通流的弱旋旋片发展了旋片旋流数的实验测量方法,并结合推导的适用于弱旋旋片的旋流数计算公式,为旋流数的准确测量提供了一种新的简单有效的途径.其次开展了关于火焰结构、贫燃极限、稳燃区间、火焰最高温度的研究,得出加入旋片后的滞止弱旋火焰的贫燃极限,比之常规滞止射流火焰,其当量比从 0.71 显著地降低到 0.51.最后,结合 PIV 技术开展了滞止弱旋火焰的流场实验研究.     

四气门发动机可变涡流稀薄燃烧特性研究

本文研究了可变涡流对四气门发动机稀薄燃烧特性的影响情况。在稀薄燃烧情况下,发动机负荷大小对CO和HC排放的影响不大,对NOx排放的影响主要表现在对13～17空燃比范围内NOx排放的影响,负荷越大,NOx排放越大;对空燃比小于13或大于17以后的NOx排放影响较小。阀片位置对发动机排放特性的影响较小,对发动机的燃油经济性存在一定影响,这是因为不同阀片位置的进气涡流比不同所致,同时也表明较强的涡流运动对燃油经济性更有利。涡流运动在不同转速条件下对发动机燃油经济性的影响情况不同,它更有利于改善低速条件下的燃油经济性。     

煤粉低尘燃烧器热态试验研究

以液排渣旋风燃烧技术为基础的煤粉低尘燃烧器可在燃烧过程实现捕渣,为工业加热提供含尘浓度低的高温火焰,是工业加热过程实现以煤代油的先进燃烧技术。本论文介绍了新型煤粉低尘燃烧器的热态燃烧试验研究结果,该燃烧器采用端面旋流进风,煤粉和一次风在旋转气流外层送入,分级燃烧等技术。热态试验研究表明,采用上述技术的煤粉低尘燃烧器具有燃烧完全,捕渣率高,NOx排放浓度低等特点。