加力燃烧室振荡燃烧的影响因素与抑制技术研究

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1、中图分类号：V231.2论文编号：102870216-S077学科分类号：082502硕士学位论文加力燃烧室振荡燃烧的影响因素与抑制技术研究研究生姓名李享学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向推进系统燃烧技术指导教师韩启祥教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonInfluenceFactorsandSuppressionTe

2、chniquesofOscillationCombustioninAfterburnerAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyLiXiangAdvisedbyProfessorHanQixiangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2015南京航空航天大学硕士学位论文摘要加力燃烧室内容易出现自激的振荡燃烧，振荡燃烧出现时会影响加力燃烧室的正常工作，严重

3、时还可能导致结构的损坏。在全尺寸加力燃烧室上按照实际运行状态来深入研究振荡燃烧过程及内在机制是不现实的，为此本文根据相似原理简化了加力燃烧室，在模型加力燃烧室上研究振荡燃烧的影响因素和抑制技术，具体的工作包括：首先，通过对原型加力燃烧室进行三维稳态数值模拟研究，得到了加力燃烧室内的平均流场参数，依据相似原理对加力燃烧室进行了简化，设计了模型加力燃烧室，为后续的研究奠定基础。其次，在模型加力燃烧室上开展了振荡燃烧机制的研究，通过数值模拟和实验的方法，研究了进气压力、当量比、供油位置、稳定器结构等参数的变化对振荡燃烧的频率、振幅以及热声耦合相位的影响。研

4、究发现：当量比对振荡燃烧有很大的影响，随着当量比的增加，振荡燃烧强度先增加后减小，在富油的时候受到抑制，振荡燃烧的频率刚开始随着当量比的增加有略微的提升，但是在当量比很大的时候，振荡的模式发生变化，振荡燃烧的频率发生巨大变化；在一定当量比下，振荡燃烧的幅值随着气流速度的增加而增大到最大值后，随速度增加而下降；供油位置变化会改变掺混段的距离，掺混段距离和进气速度共同影响混合物到达火焰前沿的流动时间，从而使放热脉动和压力脉动的相位关系发生变化，使振荡燃烧受到激励或是抑制。最后讨论了加力燃烧室振荡燃烧的抑制技术，在实验中出现的大多是低频的纵向振荡模式，而基

5、于亥姆霍兹共振吸声原理的多孔板，对低频振荡的抑制效果有限。采用周向和径向组合的稳定器进行实验发现，倾斜的径向稳定器可以使得火焰在空间上形成多层分布，从而使一个稳定器就能达到类似于多排稳定器的效果，可以使得加力燃烧室内的放热脉动频率多样化，破坏热声耦合，对抑制振荡燃烧有较为明显的抑制效果。关键词：加力燃烧室，振荡燃烧，热声耦合，抑制技术I加力燃烧室振荡燃烧的影响因素与抑制技术研究ABSTRACTTheafterburneriseasytobringoutself-oscillationcombustionwhichwillobstructnormalw

6、orkandsometimeevendestroythestructure.It’sverydifficulttostudytheprocessofoscillationandtheinternalmechanisminafullsizeafterburneraccordingtotheactualoperationParameters,sothatamodelafterburnermustbeputforward.ThisPaperhasdesignedamodelafterburnerbasedonthesimilarityprinciple,t

7、henstudiedtheinfluencefactorsandsuppressiontechniqueoftheoscillationcombustioninthemodelafterburner.Herebelowarethemainworksandconclusionsinthisthesis:Firstly,bycalculatingthesteadynumericalsimulationofafterburner,theaverageflowfieldParameterscanbeworkoutandthendesignedamodelaf

8、terburneraccordingtothesimilarityprinciple,madeabasefo