帶有徑向旋流器的火焰筒配氣設(shè)計方法研究.pdf

1、燃氣輪機作為常用的動力裝備，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空、船舶、電力、石油等諸多工業(yè)領(lǐng)域。燃燒室作為燃氣輪機的三大部件之一，其性能直接影響燃料利用率、渦輪葉片壽命、燃氣輪機整機效率以及燃氣輪機工作穩(wěn)定性。設(shè)計一種燃料利用率效率高、流阻損失低、燃燒穩(wěn)定可靠、使用壽命長、排放污染低、出口溫度分布合理的高溫升燃燒室是燃氣輪機研制的一項非常艱巨的任務(wù)。
　　開發(fā)一種設(shè)計周期短、可靠性高、性能優(yōu)良的燃燒室設(shè)計方法，是當今國內(nèi)

2、自主燃氣輪機設(shè)計急需。其中，火焰筒作為燃燒室重要部件，其設(shè)計方法直接制約著燃燒室設(shè)計的發(fā)展與進步。
　　針對這種狀況，本文研究了一種燃燒室火焰筒的多維設(shè)計方法。該方法從零維設(shè)計出發(fā)，針對零維設(shè)計所得燃燒室火焰筒雛型，利用數(shù)值計算的方法快速進行火焰筒各部分流量分配以及火焰筒結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文所作的具體研究工作如下：
　?。?）針對設(shè)計要求，本文進行了燃燒室的零維設(shè)計，完成燃燒室選型及火焰筒基本尺寸的確定；
　　（2）本文利用

3、Chemkin軟件，構(gòu)建燃燒室化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，在滿足低排放特性要求的基礎(chǔ)上進行一維配氣優(yōu)化設(shè)計，確定燃燒室各部分最佳配氣比例以及有效反應(yīng)體積，得到燃燒室有效長度，結(jié)果表明，頭部進氣量的增加有利于降低燃燒室出口 NOX排放；
　?。?）本文利用 Fluent軟件，對燃燒室火焰筒二維模型進行數(shù)值分析，通過對二維模型進行合理簡化及假設(shè)，得到優(yōu)化的二維模型結(jié)構(gòu)參數(shù)，以滿足一維配氣設(shè)計所得的各部分配氣比例及有效反應(yīng)體積；
　?。?）針

4、對得到的火焰筒二維模型參數(shù)進行三維周期拓展，利用 Fluent軟件對三維周期幾何參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，最終得出燃燒室火焰筒三維結(jié)構(gòu)參數(shù)；
　?。?）選擇成型的火焰筒及機匣結(jié)構(gòu)，進行燃燒室三維建模，并對三維燃燒室模型進行數(shù)值分析，計算所得燃燒室效率為98.30％，總壓回復(fù)系數(shù)為93.68％，出口的OTDF為17.68％，出口NOX排放為162.79ppm。
　?。?）文章在總結(jié)整理零維設(shè)計的基礎(chǔ)上，形成了一套完整的采用數(shù)值模擬分析