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1、第3l卷第10期2010年lO月航空學(xué)報(bào)ACTAAERONAUTICAETASTR()NAUTTCAS1NICAV01.31No.10Oct.2010文章編號(hào):1000—6893(2010)10—1914—05基于駐渦燃燒室的貧油熄火經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式初探邢菲,張帥,鄒建鋒,鄭耀(浙汀大學(xué)航空航天學(xué)院。浙江杭州310027)APreliminaryStudyonEmpiricalCorrelationofLeanBlow-outBasedonTrappedVortexCombustorXingFei,ZhangShuai,ZouJianfeng,ZhengY
2、ao(SchoolofAeronauticsandAstronautics,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)摘要:駐渦燃燒室(TVC)與傳統(tǒng)旋流燃燒室相比采用不同穩(wěn)焰方式。在前期試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上對(duì)其貧油熄火(LBO)性能進(jìn)行歸納總結(jié),參考并與Lefebvre基于化學(xué)反應(yīng)的貧油熄火經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式相比較,提出適用于采用煤油為燃料、蒸發(fā)管方式供油的駐渦燃燒室的貧油熄火經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。針對(duì)駐渦燃燒室提出的貧油熄火經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式包含了蒸發(fā)管霧化性能,主流氣流量和凹腔卷吸氣流量等因素。對(duì)比經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,最大誤
3、差在15%以內(nèi)。關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī);駐渦燃燒室;貧油熄火;經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式中圖分類號(hào):V235文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:Thetrappedvortexcombustor(TVC)isdifferentfromtraditionaleombustorsinitscombustionmethod.Basedonpreviousexperimentalstudies,apreliminarystudyontheempiricalcorrelationofleanblow-out(LBO)isconductedonaTVC.ComparedwithLefe
4、bvre’SempiricalcorrelationofLBO,theproposednewempiricalcorrelationinthisarticleagreesbetterwiththeexperimentaldataofTVC.Thenewempiricalcorre—lationtakesintoconsiderationtheeffectoftheatomizingperformanceoftheevaporationtube,themainstreamflowrate。theentrainmentofmainstreamflowof
5、thecavity,etc.TheresultantLBOdatafromtheneweorre—lationareconsistentwithexperimentalobservationunderdifferentoperatingconditions,andthelargesterrorislessthan15%.Keywords:aeroengine;trappedvortexeombustor;leanblow—OUt;empiricalcorrelation現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展對(duì)燃燒室設(shè)計(jì)提出了更高的要求,其中一個(gè)重要問題是拓寬燃燒穩(wěn)定工
6、作范圍。航空發(fā)動(dòng)機(jī)慢車工況的貧油熄火油氣比如果能小于等于0.005的設(shè)計(jì)指標(biāo),那么在高空一般就能穩(wěn)定燃燒,在機(jī)動(dòng)飛行時(shí)不易熄火n]。為適應(yīng)高性能燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室發(fā)展的需要,1988年美國(guó)提出的IHPTET計(jì)劃中公布了研究中的駐渦燃燒室(TrappedVortexCombustor,TVC)方案[2’4]。駐渦燃燒室是一種簡(jiǎn)單、緊湊的燃燒室,在穩(wěn)定燃燒、低排放等方面具有巨大的潛力嘲。航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室熄火一般分為兩種方式:富油吹熄和貧油熄火(LeanBlow—out,LBO)。針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室貧油熄火有兩種不同的方式,A.M.Mellorts3按照特征時(shí)
7、間觀點(diǎn),提出了特收稿日期:2009—10—24:修訂日期:2010—01—09基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(10702064)通訊作者:張帥E-mail:shuaizhang@6u.edu.cn征時(shí)間模型,把燃燒室內(nèi)液霧燃燒所需的3個(gè)特征時(shí)間(油滴蒸發(fā)時(shí)間,化學(xué)反應(yīng)時(shí)間和回流區(qū)剪切層駐留時(shí)間)作為考察重點(diǎn)。A.H.Lefebvre【7]按照能量守恒的觀點(diǎn),提出了熱平衡模型,認(rèn)為當(dāng)主燃區(qū)的釋熱率不足以把進(jìn)入燃燒室的新鮮混合氣加熱到產(chǎn)生燃燒反應(yīng)所需的溫度時(shí),不能將新鮮油氣混合物點(diǎn)燃,就會(huì)發(fā)生燃燒室熄火現(xiàn)象。1駐渦燃燒室試驗(yàn)?zāi)P虯.H.Lefebvre在大量
8、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)了慢車工況貧油熄火的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,主要考慮了油滴蒸發(fā)、霧化、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及工況的影