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1、第46卷第2期2014年4月空航天大學(xué)UniversityofAeronautics學(xué)報&Astronautics駐渦燃燒室駐渦區(qū)三維冷態(tài)流動特性數(shù)值研究金義何小民彭春梅方杰吳澤俊(南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院,南京,210016)V01.46No.2Apr.2014摘要:駐渦燃燒室駐渦區(qū)內(nèi)的流動是影響駐渦燃燒室性能的一個關(guān)鍵因素。首先將數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行與試驗測量結(jié)果進(jìn)行對比,確定了最佳的湍流模型,并在此基礎(chǔ)上通過數(shù)值方法深入研究了駐渦燃燒室駐渦區(qū)冷態(tài)流動特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過在駐渦區(qū)前壁進(jìn)氣縫中設(shè)置一定的矩形擋片
2、可以在駐渦區(qū)一定范圍內(nèi)誘發(fā)以反向旋轉(zhuǎn)的渦對形式存在的流向渦。對比研究了擋片阻塞比BR(擋片面積與前壁開縫面積之比)分別為0,0.2,0.4時駐渦區(qū)內(nèi)的流動結(jié)構(gòu),分析了流向渦產(chǎn)生的原因。定量結(jié)果表明,當(dāng)BR=0.2,0.4時,(1)流向渦渦量大小比BR一0時提高了將近1000A,BR一0.2對應(yīng)的流向渦渦量比BR=0.4對應(yīng)的流向渦渦量略大;(2)在流向渦混合層內(nèi),流向渦渦量沿軸向呈先增大后減小的趨勢;(3)燃燒室總壓損失約比BR=0時大1%。關(guān)鍵詞:燃燒;駐渦燃燒室;駐渦區(qū);冷態(tài)流場;數(shù)值研究中圖分類號:V231.
3、3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:10052615(2014)02—0272—083一DNumericalSimulationofColdFlowCharacteristicsofCavityinTrappedVortexCombustorJinYi,HeXiaomin,PengChunmei,F(xiàn)angJie,WuZejun(CollegeofEnergyandPowerEngineering,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China)
4、Abstract:TheflowstructureincavitiesiSakeyissuefortrappedvortexcombustors.Numericalmethodisverifiedbyexperimentalresults.Accordingtothenumericalsimulationinthispaper,seriesofstre—amwisevortexeswhichexistintheformofcounter——rotatingvortexpairswouldbeinducedbythe
5、addi——tionofspecificrectangularstacksinthejetslotsinthefrontbodyofcavities.ThreecasesinwhichthestackblockageratioBR(tabareatojetslotarearatio)are0,0.2,0.4respectivelyareinvestigated.IncasesBR一0.2,0.4,theresultsshowthat:(1)thestreamwisevorticitiesaresignificant
6、lyincreasedbynearly100%comparedwiththatinthecaseBR=0,andthestreamwisevorticitiesinthecaseBR=0.2areslightlystrongerthanthestreamwisevortexesinthecasesBR一0.4;(2)inthestreamwisevortexmixinglayer,themeanstreamwisevorticityincreasesfirstandthendecreasesalongtheaxis
7、direction;(3)thetotalpressurelossofthecombustorisabout1%biggerthanthatinthecaseBR=0.Keywords:combustion;trappedvortexcombustor;cavityzone;coldflow;numericalsimulation駐渦燃燒室是一種利用凹腔(駐渦區(qū))內(nèi)駐定的漩渦來穩(wěn)定火焰的新概念燃燒室。駐渦區(qū)內(nèi)合理的流場結(jié)構(gòu)是保證駐渦燃燒室優(yōu)越性能的關(guān)鍵,國內(nèi)外也就此開展了大量的試驗和數(shù)值研究。樊未軍等2006年采用
8、粒子圖像測速技術(shù)(Particleimagevelocimetry,PIV)對一個二維駐渦燃燒室凹腔內(nèi)的流動進(jìn)行了試驗測量,獲得了凹腔前后體吹氣對凹腔內(nèi)流動的影響[1],其后又于2007年使用大渦模擬對凹腔內(nèi)雙駐渦冷態(tài)流場進(jìn)行了數(shù)值研究,發(fā)現(xiàn)在存在主流、前后壁面射流的情況下,凹腔在特定幾何條件下會產(chǎn)生準(zhǔn)周期生成和破碎的駐渦,同時分析了駐渦生成發(fā)展的過程[2]