燃气轮机空气雾化喷嘴工作特性研究及火焰筒头部数值模拟

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1、2010缶鞭36墨舞2期V01．30No．2Apr．201054／55燃气轮机空气雾化喷嘴工作特性研究及火焰筒头部数值模拟周兵1。赵晨光1，张宝诚1。王立2(1．沈阳航空工业学院，沈阳110136；2．中国航空动力机械研究所，湖南株洲412002)周兵I1985)。男，在读硕士研究生。研究方向为航空发动机燃烧设计与分析。收稿日期：2009—11-101引言燃油喷嘴是燃气轮机燃烧室主要部件之一，功用是将燃油雾化，形成混气，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。燃油雾化质量、液雾蒸发和运动轨迹、燃油浓度分布对燃气轮机燃烧室各项性能指标有重大影响。雾化质量差，浓度分

2、布不均匀，喷雾锥角不适当等，均直接影响燃烧室和涡轮的寿命及污染物排放。提高喷嘴设计水平、改善雾化质量是关键技术之—心。摘要：对某燃气轮机空气雾化喷嘴的工作特性进行了试验研究，得到了该喷嘴的供油特性、喷雾锥角的变化特点和液滴尺寸及分布规律；模拟了地面中间工作状态下该喷嘴的火焰筒，计算了火焰筒中油滴的轨迹、头部的空气流场和浓度场。关键词：空气雾化喷嘴；供油特性；雾化特性；数值模拟InvestigationofAirAtomizingInjectorCharacteristicsforGasTurbineandNumericalSimulationofFl

3、ameTubeDomeZHOUBin91，ZHAOChen—guang‘，ZHANGBao—cheng1，WANGLi2(1．Aircra丘PowerandEngineeringCollege，ShenyangInstituteAeronauticalEngi．e幽g，Shenyang110136，China；2．ChinaAviationPowerplantResearchInstitute，Zhuzhou412002，Hunan，C}ana)Abstract：Theexperimentalinvestigationoftheairatomizat

4、ioninjectorcharacteristicsforthegasturbine删conducted．Theinjector缸Zsupplyingcharacteristics，thechangefeaturesofspraycone彻幽，dropletsizeanditsdistributionslaw．fllereobtained．The，l锄髓tubeofthe硐ector洫theintermediateoperationconditionwasnumericallysimulate&Thetrackoftheoildroplet讥they

5、hmetubeandtherlo$e蛳血胁andthedens渺肛地werecalculatet五Keywords：airatomizinginjector；fuelsupplyingcharacteristics；atomizationcharacteristics；numedcalsimulation本文所述试验是在沈阳航空：学院的燃油激光综合试验系统上：进行的。重点对某燃气轮机的空：气雾化喷嘴在多个工况下的雾化：特性进行了试验研究和测量，并：应用Fluent软件进行了火焰筒的：数值模拟。·2试验设备2．1燃油喷嘴综合试验器试验设备主要包括燃油喷

6、嘴试验台、相位多普勒粒子分析仪、激光多普勒测速仪系统(PDPA几DV)、试验器计量系统、2010年第36爱第2期V01．36No．2Apt．2010篓吧篓黧要篓曼嶝等：?I墨委i3试验结果及分析统、电机控制系统、控制台、计算：一一一1、一“⋯机采集系统和数据处理显示系统：3．1喷嘴流量特性试验等，如图l所示。流量特性试验用于测定在供油系统压力改变时喷嘴喷出的燃油流量(m，)的改变。mr—P曲线如图3所示，I、Ⅱ油路和共同工作的m，一P具体值见表l。上述结果表明：(1)随着供油压力增大，在I、Ⅱ油路单独工作和共同工作时，燃油流l-_}lIl雄：!一『u

7、l油路：卜电机-4—低肫油滤：卜油泉卜高ft油滤：卜州油路．8一澈量均增大；(2)II油路光器卜缓冲瓴：I忙沭照il：II—f锄表：12_}f关：I卜肝关：14_发射器：15一=FF美：流量稍大于I油路的，乏帙：鬈虑纂墨麓竺基篙愁銮瓣乏=蓼约大2000mL／mi：22--t乜：23--油tltlinllt0(3)路机符：24_一油滤：25一油泉：26一油温t々感器：27一敞位汁：2l卜町移，J／、．u1、．，7动白面：舻接收器；妒堍力㈣一胜力表：32--1t。算机在供油压力较小条件图1燃油喷嘴综合试验系统下，流量随供油压力增2．2试验喷嘴试验喷嘴采用

8、某燃气轮机空气雾化喷嘴，壳体内有I、Ⅱ2条油路，相互独立，并有各自的喷嘴体；共有3个通道，外环是雾化空气通道