涡喷发动机排放物NOx浓度场分析

论文摘要

随着航空业的不断发展,飞机发动机污染物排放对环境的影响越来越严重。在发动机排放的各种污染物中,NOx的减排成为各发动机生产商和环保部门关心的重点。研发低NOx发动机对环境保护将起到重要作用。目前,一般以试验方法来调整燃烧室的结构,使其逐渐达到设计指标的要求。随着计算机技术的飞速发展,人们开始越来越重视理论研究和数值模拟在燃烧室设计中的应用。发动机燃气成份的测量研究较少,而且多数还是停留在对污染物排放总量的测量。排放总量虽能反映某台发动机的总体排放情况,但无法显示发动机局部燃烧状况对于污染物排放的贡献率。对于燃烧室的设计与改进起不到作用。本文研究的是燃烧室燃气排放截面上多点NOx的排放浓度。在试验台的燃气管道上选择两个取样截面,各截面布置13个采样点。选取3种试验工况,从采样点引出燃气,用Testo 350烟气分析仪进行检测。应用Golden Software Surfer8.0.软件进行浓度场分析,以验证检测手段的可行性。燃气浓度场的测量与分析,能较好反映某一截面上NOx浓度的变化,结合燃烧室结构和工况进行对比分析,提出了降低NOx的改进设计方案。数值模拟结果,对改进设计方案给与了支持验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 航空发动机的主要污染物及危害
• 1.3 航空发动机NOx来源
• 1.3.1 NOx的生成
• 1.3.2 影响NOx生成的因素
• 1.4 航空污染物的控制标准
• 1.5 燃烧技术进展
• 1.6 国内外研究现状
• 1.6.1 国内方面
• 1.6.2 国外方面
• 1.7 低NOx排放在发动机燃烧室中的实现
• 1.8 燃气轮机燃烧室及数值模拟
• 第2章 NOx浓度场的数值模拟
• 2.1 湍流模型
• 2.1.1 连续方程
• 2.1.2 粘性流体的N-S方程
• 2.1.3 k—ε双方程模型
• 2.2 湍流燃烧模型
• 2.2.1 湍流流动中的时均反应率
• 2.2.2 涡旋破碎模型（EBU模型）
• 2.2.3 PDF模型
• 2.3 燃烧室内流场的网格生成设计
• 2.4 数值模拟结果分析
• 第3章 实验方案、条件与工况
• 3.1 燃烧室及参数设置
• 3.2 测量仪器及测量方法
• 3.3 试验工况的选取
• 3.4 试验工况控制
• 第4章 实验数据及分析
• 4.1 污染物量的计算方法
• 4.2 污染物测量与分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文