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1、第19卷第3期燃气涡轮试验与研究Vol.19,No.3402006年8月GasTurbineExperimentandResearchAug.,2006某型航空发动机燃油喷嘴的试验研究陈俊,张宝诚,马洪安,刘凯(沈阳航空工业学院飞行器动力与能源学院,辽宁沈阳110034)摘要:本文对某型航空发动机燃油喷嘴的工作特性和雾化质量进行了试验研究。主要包括:测定喷嘴的流量特性,通过数码照相和计算机图像处理测定喷嘴在不同压力下的喷雾锥角,利用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)和激光多普勒测速仪(LDV)测量喷
2、嘴的雾化粒度SMD及尺寸分布。通过对上述试验结果的分析,得出了一些有价值的结论,这些结论对该发动机燃油喷嘴的改进提供了重要依据。关键词:燃油喷嘴;流量特性;喷雾锥角;雾化粒度中图分类号:V233.2+2文献标识码:A文章编号:1672-2620(2006)03-0040-04ExperimentStudyofanAero-engineFuelNozzleCHENJun,ZHANGBao-cheng,MAHong-an,LIUKai(AircraftPowerandEnergyEngineering
3、College,ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering,Shenyang110034,China)Abstract:Theoperationperformanceofanaeroenginefuelnozzlewastestedandinvestigated.Thetestsinclude:thefuelflowcharacteristicoftheinjectorwasinvestigated,thesprayanglewasmeasuredbydi
4、g-italcameraandcomputerphotoprocessing,andthesprayparticlesize(SMD)andsizedistributionweredeterminedbythePhaseDopplerParticleAnalyzer(PDPA)andLaserDopplerVelocimeter(LDV).Bymeansofanalyzingthetestresultssomevaluableconclusionshavebeenobtained.Theseres
5、ultsprovideanimportantfoundationtoimprovetheaeroenginefuelinjector.Keywords:fuelnozzle;flowcharacteristic;sprayangle;sprayparticlesize1引言燃油喷嘴对航空发动机燃烧室工作性能具有重大影响。油雾的最小点火能量与油雾的索太尔平均直径(SMD)4.5成正比,SMD越大,点火越困难;粗大雾滴在火焰筒中能穿过燃气到达火焰筒内壁,引起壁面过热和积焦;雾滴粗细不均匀,会造成燃烧室
6、出口温度场不均匀;喷雾锥角过大,油滴打到火焰筒内壁造成头部烧蚀,喷雾锥角过小,更多油滴集中在火焰筒中心区燃烧,中心富油,使燃烧不完全,易于冒烟。因此,燃油浓度分布及雾滴尺寸对燃烧完全度、点火、出口温度场和排放污染等均有很大影响。航空发动机研制中,提高喷嘴的设计水平,改善雾化质量是其关键技术之一[1,2]。油雾特性的测量,对喷嘴设计、质量控制和改进是相当重要的,对燃烧室设计,火焰筒内部的雾化、掺混、蒸发和燃烧的组织与控制,燃烧室故障诊断以及改善燃烧室性能也很重要。喷嘴燃油流量、喷雾锥角、周向分布均
7、匀性是喷嘴的宏观特性,而雾滴尺寸及其分布、雾滴速度、雾滴数密度等是油雾的微观特性。本课题组在沈阳航空工业学院新建的喷嘴综合试验器上对某型发动机压力雾化喷嘴的流量特性、喷雾锥角和雾滴尺寸进行了较深入的试验研究,有关雾化理论研究可参考文献[3]和文献[4]。收稿日期:2006-03-15;修回日期:2006-07-12作者简介:陈俊(1981-),男,湖南人,硕士研究生,专业方向为航空宇航推进理论与工程。2试验设备2.1燃油喷嘴激光多普勒综合试验器图1示出了喷嘴激光多普勒综合试验器。该试验器主要包括三
8、维可调喷嘴试验台、供油系统、电动控制系统、监视采集系统、控制台等。喷嘴雾化粒度的测量采用了TSI公司的相位多普勒粒子分析仪/激光多普勒测速仪系统,该系统包括5W的大功率激光器、分光器、发射探头、接收探头、光电转换器和数据处理器。喷雾锥角采用数码相机和锥角测量软3试验状态的选择为了获得该喷嘴的供油特性和雾化质量,根据该发动机的工作状态,试验中选择了多个供油压力,如表1所示。试验主要测定了主、副油路供油特性,喷雾锥角以及各工作压力下的雾化粒度SMD及其分布。表1主副油路共同工作时燃油
