一种新型燃烧室的设计与性能验证研究.pdf

中图分类号: 论文编号:1028702 13-S100
学科分类号:080701


硕士学位论文

一种新型燃烧室的设计与性能
验证研究


研究生姓名高超
学科、专业工程热物理
研究方向传热传质与燃烧
指导教师范育新教授


南京航空航天大学
研究生院能源与动力学院
二О一三年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Energy & Power Engineering

Research on a New Type bustor’s
Design and Performance Verification


A Thesis in

Engineering Thermophysics

by

Gao Chao

Advised by

Professor Fan Yuxin

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering



January, 2013
承诺书


本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作
所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果
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和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影
印、缩印或其他复制手段保存论文。





作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本文基于某型发动机总体性能要求,进行燃烧室的设计,通过数值模拟研究优化燃烧室的
结构,并通过数值模拟结果验证燃烧室的性能。
文中通过燃烧室总体的设计计算,确定燃烧室的流量分配和火焰筒结构参数,进行火焰筒
结构的设计。重点对火焰筒头部结构进行设计研究,分别设计出常规和新型两种三级旋流杯头
部结构。通过数值模拟研究优化头部结构的设计,结果表明:外套筒出口角会影响头部气流结
构,两种头部均宜采用 45 度的出口角;中套筒长度也会影响到头部气流结构,对于常规和新
型头部,分别适宜采用 6mm 和 4mm 的长度。对于新型头部,蜗壳旋流器气流通道长度会影响
蜗壳旋流器内部流动特性,适宜采用 540 度的通道长度;气流挡筒出口形状对头部气流结构也
有影响,适宜采用圆弧型出口。
对于采用常规头部的燃烧室,比较了火焰筒开孔排布结构对燃烧室性能的影响。文中分别
对三种主燃孔及掺混孔的排布结构进行了数值模拟研究,结果表明,主燃孔排布会影响头部的
气流结构和火焰筒内的温度分布,内外环道宜采用 2-3 非正对结构;掺混孔排布会影响燃烧室
的掺混区特性和出口温度场,内外环道宜采用 3-4 不同孔径结构。
对于优化结构燃烧室,通过数值模拟结果来验证其性能,包括燃烧室的压力损失、燃烧效
率、出口温度场和污染物排放等,结果表明,两种头部燃烧室均能满足发动机总体性能要求。
在数值研究过程中,对燃烧室内流体的热物性参数进行了合理设置,提高了计算结果的可
信度。

关键词:燃烧室,设计,头部结构,数值模拟,性能






I
一种新型燃烧室的设计与性能验证研究
ABSTRACT
This paper designed bustor based on the overall performance requirements of a certain
type of engine, optimized the structure of bustor through the numerical simulation, and
verified the performance of bustor through the numerical simulation results.
This paper determined the flow distribution and the flame tube structure parameters