自耦合射流激励燃烧室内流场掺混特性的研究

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本文将自耦合射流激励器放置在某型发动机燃烧室模型中,对自耦合射流激励下的燃烧室内流场掺混进行数值模拟研究,获得了自耦合射流各参数条件下的出口温度分布,为自耦合射流在工程应用上提供一定的理论基础。研究内容包括:采用CFD软件对三维燃烧室的燃烧过程进行数值模拟,获得燃烧室内流场温度场的分布情况,并将流场温度场的分布作为激励器二维模型计算的边界条件;分析了自耦合射流激励器的激励参数和几何参数对燃烧室内掺混效果的影响;此外,将自耦合射流激励器放置在燃烧室掺混孔位置,改变激励器频率和振幅,分析其对燃烧室出口温度分布的影响。研究结果表明:自耦合射流可显著增强流场内流体的掺混,减小高温核心区,改善出口温度分布。激励器喷口不断吸入和吹出腔体附近的流体可产生持续的自耦合射流,在自耦合射流的作用下流场内形成复杂的涡系结构,涡系结构强烈的对流作用使流场内流体得到了充分的掺混;在最佳腔体共振频率下激励器喷口能得到最大的射流速度,但不能获得最佳的流场掺混效果及出口温度分布;对本文的燃烧室结构来说,激励频率并非越大越好;增大激励振幅可增大射流速度,增强掺混;其他参数相同时,激励器位置越靠近入口,对出口分布影响效果越大;激励器位置上下相对时,有0.5T的相位差对出口温度分布影响效果最好;用激励器代替掺混孔后发现,自耦合射流可以在一定程度上改善出口温度的均匀度,改变频率、振幅可获得与二维计算相同的规律。
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