双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室可行性研究

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1、万方数据第23卷第1期航空动力学报V01．23No．12008年1月JournaIofAerospacePowerJan．2008文章编号：1000一8055(2008)01一0145一05双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室可行性研究李锋1，尚守堂2，程明2，彭浪清1，杨晖1，宋博1(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100083；2．中国航空工业第一集团公司沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：在保持燃烧室的扩压器尺寸、外机匣最大直径以及燃烧室出口尺寸与单环腔燃烧室一致的前提下，将燃烧室重新设计为径向分级的双环腔结构．采用相同的物理模型，用F1uent软件对单、双

2、环腔主燃烧室分别进行全流程的三维数值模拟．结果表明，采用双环腔燃烧室，可明显提高燃烧室的总压恢复系数、燃烧效率；降低燃烧室出口温度分布系数、N0x／CO等污染的排放，尤其是慢车状态下的CO排放．用双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室是可行的．关键词：航空、航天推进系统；双环腔燃烧室；单环腔燃烧室；燃烧室设计；燃烧数值模拟中图分类号：V231．2文献标识码：AResearchonthefeasibilityofdisplacingthesingleannularcombuStorwithadualannularcombustorLIFen91，SHANGShou—tan92，CHENGM

3、in92PENGLang—qin91，YANGHuil，SONGB01(1．Sch001ofJetPropulsion，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China；2．ShenyanAeroengineResearchInstitute，ChinaAviationIndustryCorporationI，Shenyan110015，China)Abstract：Thecombustorwasredesignedintodualannularstructureinradialdirection

4、，underthepreconditionthatthediffuser，outercaseandexitdimensionarekeptconsistentwithsingleannularcombustor(SAC)．Withthehelpofthesamephysicalmodels，a3一Dsim—ulationforful卜flowprocessinbothSACanddualannularcombustor(DAC)wasconductedintheFluentcode．ByusingtheDAC，itshowsthatthetotal—pressurerecove

5、rycoefficientandcombustionefficiencycanbeimprovedremarkably，theexittemperaturedistributionco—efficientofthecombustorandNOx／C0emission，especiallyforCOemissionunderslow—run—ningstate，isreducedaccordingly．Keywords：aerospacepropulsionsystem；dualannularcombustor(DAC)；singleannularcombustor(SAC)；c

6、ombustor_design；combustionsimulationGE和P&w公司的高效节能发动机(E3)燃烧室的研究结果表明，采用分级燃烧能够改善火焰筒内部流场，提高燃烧室性能和燃烧效率，降低燃烧室的污染排放．相对于单环腔燃烧室，采用双环腔燃烧室，在性能方面至少可以降低耗油率12％，性能衰减率至少降低50％，在经济方面直接使用费至少减少5％．在环境指标上，其噪声和排污要符合规定‘卜引．收稿日期：2007一01一04；修订日期：2007一03一06基金项目：航空基金(05c51033)作者简介：李锋(1966一)，男，湖南资兴人，教授、博士生导师，主要从事燃烧、流动控制及

7、隐身的研究万方数据146航空动力学报第23卷为了研究某中等推力发动机用双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室的可行性，为发动机燃烧室的改进改型提供技术支撑，本文在保持主燃烧室的扩压器尺寸，外机匣最大直径尺寸以及燃烧室出口尺寸不变的前提下，将原来的单环腔火焰筒结构重新设计为径向分级的双环腔燃烧室结构．再采用相同的湍流模型、喷雾模型、燃烧模型、辐射模型以及NOx排放模型，对单、双环腔燃烧室进行全流程三维数值模拟．通过对比单、双环腔燃烧室的计算结果，评估双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室的可行性．1数理模的建立1