贫油预混预蒸发燃烧室头部主级燃油雾化蒸发特性研究
本文采用试验和数值模拟相结合的方法对贫油预混预蒸发（LPP）低污染燃烧室头部主旋流器叶片通道中燃油直接射流入横向气流雾化与蒸发过程开展相关研究。LPP低污染燃烧室的排放性能主要决定于其燃油在燃烧室内的空间分布与蒸发特性。由于LPP低污染燃烧室正常工作时超过80％以上的燃油由主级喷嘴直接喷出，因此，主级燃油的雾化与蒸发特性直接决定了LPP低污染燃烧室的排放特性。主级燃油的供给通常采用直接喷射的方式，在主级旋流器叶片通道中雾化、蒸发，并与空气掺混，形成预混或半预混可燃混气，进入火焰筒内均匀燃烧，主燃区燃烧温度较低，因此生成的NOX排放较少。本文主要研究主级旋流器叶片通道内的单点燃油直接喷射过程中的雾化与蒸发。 本研究主要内容包括：⑴采用高速摄影仪捕捉燃油直接喷射入横向气流中的雾化过程，分别研究了不同的进口参数和三种喷嘴直径对燃油喷射入横向气流中雾化过程的影响。试验结果表明：进口横流韦伯数（We数）是影响射流在横向气流中雾化模式的主要因素；喷嘴直径在一定程度上决定了射流初次雾化液滴（团）的尺度，动量比q对雾化液滴尺度具有直接影响，而We数则是射流雾化后液滴尺度分布的决定因素；动量比q是决定射流穿透轨迹的主要因素。⑵采用高速摄影仪和旋风分离的方法，对射流在横向气流中的蒸发率进行了试验研究，对试验中某喷嘴在不同进口条件和不同测量截面的燃油蒸发率进行了试验研究。结果表明：随着动量比q的增大，横截面上燃油蒸发率提高；进口气流We数增大，横截面上燃油蒸发率显著提高，对于射流液雾在横截面上蒸发率的影响，We数是主导因素；在叶片通道内，射流随着喷嘴下游轴向距离的增加，横截面上燃油蒸发率急剧增大；所采用的两种测量方法均具有一定可靠性，并且两种方法测量所得的试验结果相对误差较小。⑶采用商业软件Fluent对射流在横向气流中的雾化过程进行数值模拟，通过对比不同数值模拟方法计算结果与试验结果，得到较为准确的数学模型，并且通过数值模拟的方式对射流在横向气流中雾化过程进行了不同进口条件的模拟，计算结果表明本文采用的数值方法能够较好模拟射流在横向气流中雾化的流场和雾化特性参数，对于界面的捕捉还有待进一步研究。
航空燃料;燃油喷射;预混预蒸发;雾化燃烧
南京航空航天大学
硕士
航空宇航推进理论与工程
颜应文
2014
中文
V312;V231.2
95
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）