二元火焰稳定器回流量研究(冷态).pdf

二元火焰稳定器回流
研究
冷态
张青藩
摘要
本文根据紊流封流理论, 提出了二元火焰稳定器回流区流动的物理模型, 导出
了计算回流童的数学表达式
根据冷态试脸, 确定了理论公式中的系数
利用本文
,
提出的公式可以计算堵塞比为
一
以及顶角为
一
的二元火馅稳定器
在冷态条件下的回流童。
口

启介, 玉
、
—日
曰
在喷气发动机加力嫩烧室中, 广泛采用钝体火焰稳定器。这类非流线体的火焰稳定机理,
涉及到其尾流区中的流体动力学, 化学动力学和传热传质学等因素, 过程十分复杂
现有的
各种火焰稳定理论的差别, 仅在于对这些因素做了不同程度的简化
但它们都承认
使新鲜
油气混合气不断点燃所需之热量来自回流的高温燃烧产物。显然, 这个热量的大小首先取决
于回流气体的质量流量
实验表明, 钝体尾流区的回流量与其旋流强度有密切关系, 并对火
焰稳定性能有很大影响
因此, 深入研究钝体火焰稳定器的回流量及其影响因素, 对于深入
研究钝体火焰稳定机理, 发展钝体火焰稳定理论是有价值的。
现有公开资料, 没有系统地报导钝体火焰稳定器回流量的研究成果
文献【
介绍的数
、
据, 也只限于圆柱体圆锥体及圆盘等几何体的试验结果, 而且是把稳定器安置在管道出口
平面上得到的, 这些情况与加力憔烧室中的实际使用条件差别很大。
本文根据紊流射流理论, 导出了二元火焰稳定器回流量的数学表达式, 并根据冷态试验

。’,
结果求出了其中的系数适用范围是
犷型稳定器顶角
一
稳定器堵塞比

,
。,
一
按厂型槽宽度定义的雷诺数
三
一
试验表明在这雷诺数范围
, 。
内等温条件下的回流区尺寸与来流速度无关
文献【
〕
但是木文尚未研究来流的紊流
度对回流量的影响。
, , ,
在燃烧条件下由于温度场的变化将导致回流区尺寸及其中的温度场改变
文〔幻献
, ,
但文献〔
〕指出当回流区温度为
℃量级时燃烧条件下的回流量保持与冷态条件下
一样, 可以预料, 当温度改变时, 燃烧与不燃烧两种条件下的回流量之间有一定的联系
因
此, 研究冷态条件下的回流量, 对于进一步研究燃烧条件回流量的变化规律和影响因素是有
益的。
南京航空学院学报
、
二理论分析
, , 。
图
表示加力嫩烧室中常用的厂型火焰稳定器其顶角为
槽宽为
当气流流过
时, 在其尾部形成一对旋涡。在加力燃烧室的工作条件下, 这旋涡一般是稳定的正常工作
, 。
时火焰锋悬挂在火焰稳定器的后缘附近这时稳定器尾部的旋流使一部份已燃的高温气体
图
加力燃烧室中的厂型火焰稳定器
, 。
逆向流动在稳定器后缘附近形成所谓“自动点火源”于是原先已建立的火焰锋不致被气
, 。,
流吹跑而继续维持在稳定器的后缘附近可见这类火焰稳定器的稳定机理与其尾部的流
动情况有着密切的关系
下面我们利用紊流射流理论来分析这类稳定器的尾部流动
大家知道, 当速度为峋,

,
半高度为
。的平面紊流射流流向速度。
的半无限空间时
图
将形成两条射流边界
, 。,
线即内边界线
和外边界线
理论和实践证明这两条边界线近于直