射流角度对M-TIB燃烧性能影响分析

《射流角度对M-TIB燃烧性能影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第2期2016年4月航空发动机AeroengineV01．42No．2Apr．2016射流角度对M—TIB燃烧性能影响分析张鑫，唐豪(南京航空航天大学江苏省航空动力系统重点实验室，南京210016)摘要：为了研究主燃(MB)一涡轮叶间补燃(TIB)体化燃烧室(M-TIB)中燃烧环二次射流角度对燃烧性能的影响，设计了3种燃烧环二次射流角度组合分别为40。＆40。，45。＆55。以及50。＆50。的M-TIB模型。利用FLUENT软件的Realizablek-e湍流模型、PDF燃烧模型和离散相模型对M-TIB的流动和燃烧进行数值模拟。研究结果表明：适当增大燃烧环二次射流角度，可以

2、强化M-TIB内部气流的掺混，改善速度分布，提高出口速度，减少污染物排放。关键词：主燃一涡轮叶I'4一体化燃烧室；超紧凑燃烧；燃烧环；射流角度；燃烧特性；航空发动机中图分类号：V235．1文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．02．004AnalysisofInfluenceofAirInjectionAngleonCombustionPerformanceforM—-TIBCombustorZHANGXin．TANGHao(JiangsuProvinceKeyLaboratoryofAerospacePowerSystem，Nanji

3、ngUniversityofAeronauticsandAstronaufics，Nanjing210016，China)Abstract：InordertostudytheinfluenceofairinjectionangleofcombustionringoncombustionperformanceforMainBurner(MB)一TurbineInter-BladeBurner口IB)integrationburne咚hortlyM-TIB)，threeM-TIBmodelswiththeairinjectionanglesof40。&40。，45。&550and500&

4、50。weredesigned．Therealizablek-eturbulentmodel．PDFcombustionmodel．andDPMmodelofFLUENTwereusedtosimulatetheturbulentflowandcombustionoftheburner．TheresultsshowthatthemethodsofappropriatelyincreasingtheairinjectionangleofcombustionringcanstrengthentheblendingofmainflowandinjectionairinM-TIB，impro

5、vethedistributionofvelocity，increasethevelocityofoutlet，decreasetheemissionofpollutants．Keywords：MainBumer—-TurbineInter——BladeBurner；Ultra-CompactCombustion；combustionring；airinjectionangle；combustionperformance；aeroengine0引言提高燃气涡轮发动机的性能，最为有效的方法就是提高涡轮前温度。但是，由于受涡轮叶片耐温能力的限制，涡轮前温度的提高也受到限制。如何在现有耐温

6、材料的基础上，进一步提高燃气涡轮航空发动机的性能，或者如何在航空发动机同等性能的条件下，降低涡轮前温度，成为航空发动机燃烧技术领域值得探索和研究的课题。对此，Srignano等I㈦I提出了涡轮内燃烧的概念，高温燃气在经过高压涡轮作功之后，温度下降，此时，充分利用材料的耐热特性，利用二次燃烧，提高低压涡轮进口温度，从而提高低压涡轮的作功能力，进而提高航空发动机的循环功，以增大推力，提高性能。由美国空军研究试验室提出的超紧凑燃烧室(Ultra—CompactCombustion，UCC)的概念把涡轮燃烧的概念推向了实际化M。随后，基于超紧凑燃烧室(UCC)技术和涡轮叶间燃烧室(Turbi

7、neInter—VaneBurner，TIB)出现，其工作原理是利用燃烧环上的凹腔结构，喷油雾化二次射流，与主流燃气掺混，以形成旋流形态的燃烧取代轴向传递的燃烧组织，燃气燃烧的过程发生在狭小紧凑的涡轮导向叶片间的通道里，从上游到下游，发生稳定的动量、能量交换以及组分扩散[8-131。收稿日期：2015—10—25基金项目：国家自然科学基金(51076064)资助作者简介：张鑫(1991)，男，在读硕士研究生，研究方向为航空发动机燃烧技术；E-mail：59