带有三级旋流器燃烧室的数值研究

论文摘要

本文采用数值模拟方法对带有三级旋流器的模型燃烧室的燃烧性能进行了研究。研究的首要工作是参照单级旋流器的设计方法,设计出几种结构相似、参数不同的三级旋流器。研究的中心任务是对带有三级旋流器的模型燃烧室进行数值模拟,并依据模拟结果分析三级旋流器的各种参数（如叶片安装角,叶片数,旋向组合以及各级旋流器间的流量分配比例等）对燃烧室性能的影响。最后,本文对同等条件下三级旋流器模型燃烧室与双级旋流器模型燃烧室各自的燃烧性能进行了比较研究。在对三级旋流器进行设计时,本文重点考虑了三级旋流器的尺寸匹配及各级旋流器之间的流量分配问题。本文对三级旋流器模型燃烧室进行数值模拟所选取的物理模型包括Realizable k -ε湍流模型、非预混燃烧模型、离散坐标辐射模型和热力型NOX生成模型等,流场的计算方法为SIMPLE算法（求解压力耦合方程组的半隐式方法）。本文的研究结果表明:三级旋流器的各个参数对燃烧室的气流速度分布、温度分布及NOX排放有不同程度的影响,其中以叶片安装角和旋流器旋向的影响最为明显。几种旋流器中,采用反旋向组合、第三级旋流器叶片安装角为52°的三级旋流器的性能较好。论文的研究结果可以为旋流器的优化设计提供一定的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 旋流杯式空气雾化喷嘴的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 三级旋流杯式空气雾化喷嘴的组成及设计方法
• 2.1 三级旋流杯式空气雾化喷嘴各组成部分概述
• 2.1.1 中心喷嘴
• 2.1.2 三级旋流器
• 2.1.3 文氏管
• 2.1.4 套筒
• 2.2 旋流杯式空气雾化喷嘴的设计要点
• 2.3 旋流杯式空气雾化喷嘴各组成部分的设计方法
• 2.3.1 组合式三级旋流器的设计方法
• 2.3.2 文氏管的设计
• 2.3.3 套筒的设计
• 第3章 燃烧室数值模拟的基本方程及物理模型
• 3.1 基本控制方程组
• 3.1.1 连续性方程
• 3.1.2 动量守恒方程
• 3.1.3 能量守恒方程
• 3.1.4 组分质量守恒方程
• 3.2 湍流模型
• 3.2.1 N-S 方程的时间平均处理
• 3.2.2 湍流模型的选取
• 3.2.3 近壁区处理
• 3.3 离散相模型
• 3.3.1 喷雾模型及喷嘴模型
• 3.3.2 液滴的传热、传质计算
• 3.3.3 液滴轨迹追踪
• 3.4 燃烧模型
• 3.4.1 平衡混合分数/PDF 模型
• 3.4.2 混合分数的输运方程
• 3.4.3 混合分数与组分质量分数、密度及温度之间的关系
• 3.5 辐射模型
• 3.5.1 辐射模型的选用
• 3.5.2 离散坐标方程
• X 生成模型'>3.6 NO_X生成模型
• 第4章 三级旋流器各参数对燃烧室性能影响的数值研究
• 4.1 旋流器叶片安装角对燃烧室性能的影响
• 4.1.1 流场计算结果及分析
• 4.1.2 温场计算结果及分析
• X 排放的计算结果及分析'>4.1.3 NO_X排放的计算结果及分析
• 4.2 旋流器叶片数目对燃烧室性能的影响
• 4.2.1 流场计算结果及分析
• 4.2.2 温场计算结果及分析
• X 排放的计算结果及分析'>4.2.3 NO_X排放的计算结果及分析
• 4.3 旋流器旋向组合对燃烧室性能的影响
• 4.3.1 流场计算结果及分析
• 4.3.2 温场计算结果及分析
• X 排放的计算结果及分析'>4.3.3 NO_X排放的计算结果及分析
• 4.4 各级旋流器间空气流量分配对燃烧室性能影响的研究
• 4.4.1 流场计算结果及分析
• 4.4.2 温场计算结果及分析
• X 排放的计算结果及分析'>4.4.3 NO_X排放的计算结果及分析
• 4.5 双级旋流器燃烧室与三级旋流器燃烧室性能的比较研究
• 4.5.1 流场计算结果及分析
• 4.5.2 温场计算结果及分析
• X 排放的计算结果及分析'>4.5.3 NO_X排放的计算结果及分析
• 结论
• 附录计算结果汇总表
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文