发动机燃烧室数值计算.pdf

第
卷第
期工程热物理学报
,
,

年
月
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发动机燃烧室数值计算
赵坚行赵小明

南京航空航天大学动力工程系南京
关键词火焰筒, 数值计算, 两相燃烧

引言
为了研制或改进发动机燃烧室的设计, 了解燃烧室内各气流参数分布对燃烧过程的
。。
影响是很有必要的本文采用数值计算方法模拟涡喷发动机燃烧室内流场和壁温
本文计算的是发动机燃烧室火焰筒流场, 所计算的实际几何形状较为复杂, 如图
所示, 入口处有倾斜壁面, 在轴线方向有
排径向孔和
排轴向气膜隙缝槽
火焰筒进口
, 。,
处旋流器叶片安装角为
在旋流器内装有一个喷雾角为
的喷咀在计算过程中
。
由于径向小孔不对称, 所以计算园周方向为
园形截面考虑到火焰筒实际形状, 在
计算时分前后二段, 前段是联管火焰筒部分按三维两相燃烧流场进行计算, 后段收敛转
。
接段为三维轴对称燃烧流场前段计算结果可为后段进口参数, 前后两段进行分段计算
。
后再相互藕合形成火焰筒流场
火

夕辛中
卜
· 、
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一寸

冬冬
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飞
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厂、
卜一匕‘
图
计算区域简图
本文采用非均匀网格, 根据实际燃烧室形状网格分布考虑到燃烧室进口锥状, 旋流
器靠近锥状头部壁面以及径向主燃孔, 掺合孔和气膜孔等, 并且前后二段保持网格一致,
。
本文网格前段为
, 后段为

数学模型
。
由于实际燃烧室内气体流动都属于紊流流动在紊流中气流各种物理变量如速度、
。
压力、温度等都是随时间与空间发生随机的变化目前对紊流瞬时值是无法直接求解,
。
一般都通过建立数学模型求其紊流的时均值本文涉及到数学模型有紊流模型、紊流燃
。
烧模型、辐射模型和两相燃烧模型
。
航空科学基金资助课题

本文曾于
年
月在武汉召开的中国工程热物理学会燃烧学学术会议上宣读
工程热物理学报
卷
紊流模型
, ,
本文采用双方程
一
模型来估算紊流特性这是因它简单经济性好并考虑到火焰
筒形状复杂和工程使用方便的缘故。
紊流燃烧模型
在燃烧室内复杂的紊流气流结构对燃烧过程影响较大, 而同时燃烧对紊流也有影响。
,
目前确定紊流化学反应速率的方法都是根据紊流燃烧模型提出
、的简化表达式求得
本文采用燃烧模型是
提出的
一
一
模型

了、一
二。。‘
, 。, ,
式中夕为燃料浓度脉动值可定义为。
乳求解。的方法有二种一是微分方程
。
二是代数方程本文应用代数方程确定
的初值并用下列微分方程求解
, 、, 。、

拼
夕。。。￡
一
夕
不尸一气
牡
不下一气不甲
十幻
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丁
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口
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在实际燃烧过程中, 反应速率不仅与紊流参数有关, 而且还与化学动力因素有关,
,
为了弥补
一
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