低污染模型燃烧室的数值计算

论文摘要

由于航空事业的快速发展,航空发动机向大气排放的污染物日益增多,低污染排放性能已成为新一代飞机对发动机性能的一项重要要求。RQL （Rich burn-Quench-Lean burn）燃烧室是一种应用前景广阔的低污染燃烧室,采用数值方法对影响RQL燃烧室性能的各种因素进行分析研究无疑对RQL燃烧室的优化设计具有重要的借鉴意义。本文在总结前人RQL燃烧室研究成果的基础上,首先对RQL模型燃烧室进行了初步设计,然后采用数值模拟方法研究了各种参数（包括孔位置及孔数、淬熄段流动面积、旋流器的间距、出口角θ、及富油段化学当量比等）对模型燃烧室流动特性、燃烧特性及污染排放特性的影响并依据数值研究结果对设计的RQL模型燃烧室进行了一定的优化。本文还研究了模型燃烧室在不同的射流空气量和富油区的化学当量比下的污染排放性能。研究发现,当射流空气量为0.069 kg/s、化学当量比为1.2时,淬熄空气与燃气可以迅速混合,此时模型燃烧室的NOx排放量约为7ppm,CO排放量约为11ppm ,符合低污染燃烧室的排放标准。本文最后对带有扩压器的模型燃烧室进行了研究,结果表明射流孔面积与旋流器进口面积之比这一几何参数对RQL低污染燃烧的流量分配有十分重要的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低污染燃烧技术的研究概况
• 1.3 RQL 燃烧技术原理
• 1.4 RQL 燃烧技术的研究现状
• 1.5 RQL 燃烧室的研究内容
• 第2章 基本方程与物理模型
• 2.1 基本方程
• 2.1.1 质量守恒方程
• 2.1.2 动量守恒方程
• 2.1.3 能量守恒方程
• 2.1.4 组分质量守恒方程
• 2.2 湍流模型
• 2.2.1 N-S 方程时间平均法
• 2.2.2 涡粘模型
• 2.3 非预混燃烧模型
• 2.3.1 混合分数的输运方程
• 2.3.2 混合分数与组分质量分数、密度及温度之间的关系
• 2.3.3 湍流-化学相互作用模型
• 2.4 辐射模型
• 2.4.1 辐射模型离散法
• 2.4.2 离散坐标方程
• 2.5 NOX 生成机理
• 2.5.1 热力型NOX
• 2.5.2 瞬发型NOX
• 2.6 CO 生成机理
• 第3章 RQL 燃烧室的几何模型的建立
• 3.1 火焰筒模型
• 3.2 扩压器模型
• 第4章 RQL 燃烧室的数值分析
• 4.1 淬熄段孔位置的研究
• 4.2 淬熄段流动面积的研究
• 4.3 富油段研究
• 4.3.1 旋流器间距的研究
• 4.3.2 旋流器出口角的研究
• 4.3.3 旋流器内径与外径比的研究
• 4.4 淬熄孔的研究
• 4.5 射流空气量的研究
• 4.6 富油区化学当量比的研究
• 4.7 带扩压器的计算分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文