航空发动机部件防火试验的火焰特征分析

摘要

航空发动机部件防火试验存在对火焰要求不一致、不完全，火焰特征的空间分布不明确等问题。为得到统一的防火试验标准和通用的试验条件、降低试验成本，建立了数值计算平台，开展了火焰特征研究。分析了火焰特征的空间分布，燃烧器部件构型对火焰特征的影响、工作参数对火焰特征的影响。
　　本研究使用ICEM软件建立了NexGen燃烧器的几何模型、网格模型，使用Fluent软件建立了火焰数值计算模型。采用非预混燃烧模型与单煤油分子C12H23的概率密度函数方法（PDF）求解火焰的化学反应。使用雷诺时均模型与SST k-ω湍流模型求解火焰的湍流方程。使用离散坐标辐射模型（DO）和灰体加权平均模型（WSGGM）求解火焰的辐射方程。使用 cone喷嘴模型仿真航空煤油的雾化和喷射，根据离散随机游走模型与湍流气体介质的相互作用建立了航空煤油液滴模型。数值计算并分析了火焰特征（温度、速度、热流密度、火焰长度、均匀性、形状）的分布，分析了扩张锥角度、扰流器构型对火焰特征的影响规律，分析了当量比、空气流量和总流量对火焰特征的影响规律。Sample face-A处的温度、速度和热流密度比Sample face-I处的均匀。增大扩张锥角度，温度、热流密度增大，热流密度不均匀；16度扩张锥的火焰特征在Sample face-I的均匀性最好。旋流式扰流器产生的火焰特征分布最均匀，FRH的温度范分布与旋流式的相近。当量比为0.9时的火焰特征分布最均匀，当量比大于1时的温度不满足试验要求。空气流量为0.05 kg/s时火焰温度分布最均匀。随着总流量增加，火焰温度值、速度值、热流密度值增加；火焰温度、速度、热流密度的分布规律对总流量不敏感。进行防火试验时，试验件应放在Sample face-A；当量比应小于1，当量比选在0.9附近最佳；试验件尺寸大于火焰尺寸时，不应增大扩张锥角度。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 航空发动机部件防火试验火焰特征数值计算模型的建立

2.1燃烧器几何模型的建立

2.2燃烧器网格模型的建立

2.3火焰特征数值计算模型的确定

2.4有效性验证

2.5本章小结

第三章 航空发动机部件防火试验火焰特征的分析

3.1火焰特征的计算条件及定义

3.2火焰温度特性分析

3.3火焰的速度特性分析

3.4火焰的热流密度特性分析

3.5本章小结

第四章 燃烧器构型对航空发动机部件防火试验火焰特征的影响分析

4.1燃烧器重要部件的构型

4.2扩张锥角度对火焰特征的影响分析

4.3扰流器构型对火焰特征的影响分析

4.4本章小结

第五章 工作参数对航空发动机部件防火试验火焰特征的影响分析

5.1航空发动机部件防火试验的重要工作参数

5.2当量比对火焰特征的影响分析

5.3空气流量对火焰特征的影响分析

5.4总流量对火焰特征的影响分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介

附录