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文檔簡介
1、渦輪葉間超緊湊燃燒室作為一種新型燃燒室,以其結構緊湊,燃燒效率高,壓力損失小的特點應用于燃氣渦輪發動機。本文在已有研究的基礎之上,設計了渦輪葉間燃燒室的試驗件模型(Turbine inter-Blade Burner with3Cavities,簡稱TIB-3C)以及與之配套的試驗系統,進行了初步的驗證性試驗測量,并且利用CFD軟件FLUENT對試驗件簡化模型進行數值模擬,探究流量分配與操作壓力對燃燒室性能的影響。此外,本文針對不同結構
2、的主燃(Main Combustor,MC)-渦輪葉間補燃(Turbine inter-Blade Burner,TIB)一體化燃燒室(簡稱MC-TIB)進行了數值模擬分析,主要研究了燃燒環長寬比以及燃燒環射流角對主燃-渦輪葉間補燃一體化燃燒室性能的影響。
本文首先研究了燃燒工況對渦輪葉間超緊湊燃燒室(TIB-3C)的影響,發現:(1)在總流量保持不變的條件下,適當提高二次流流量,有利于提高出口速度,改善出口溫度分布,提高燃燒
3、效率,降低出口污染物污染物NOx、CO以及UHC的排放,并且在較高二次流流量工況下,出口徑向平均溫度分布較理想,有利于燃燒室的設計;(2)適當的增加燃燒室的操作壓力有利于總壓損失的減少,提高燃燒效率,提高出口溫度,減少污染物CO以及UHC的排放。
隨后,本文對渦輪葉間超緊湊燃燒室TIB-3C模型進行了試驗件的設計,并且進行了以驗證性為目的的初步試驗,試驗成果包括:(1)設計了燃燒環射流角度組合45°&55、燃燒環長寬比0.6、
4、渦輪導向器采用帶凹槽的彎曲葉片、加入了預旋葉片的渦輪葉間超緊湊燃燒室試驗件(TIB-3C)模型;(2)設計了針對渦輪葉間超緊湊燃燒室試驗件(TIB-3C)的試驗系統(3)保持總流量不變,減少主流流量,增加二次流流量,會導致總壓損失增大,并且與數值模擬計算的結果對比發現,相對誤差在10%左右,二者吻合較好。(4)渦輪導向器葉片溫度分布的試驗數據與數值模擬相比,相對誤差在18%左右,試驗得出的結論與數值計算的結果吻合較好。
最后,
5、本文對不同結構的主燃-渦輪葉間補燃一體化燃燒室(MC-TIB)燃燒室進行了數值模擬研究,研究表明:(1)MC-TIB的燃燒環長寬比直接影響了補燃室中燃燒反應的空間尺度,對燃燒特性產生直接的影響,提高燃燒環長寬比,有利于提高出口速度,改善出口速度分布,增加出口溫度,減少壓力損失;降低燃燒環長寬比,有利于強化主次流摻混,改善溫度分布,降低污染物NOx以及UHC排放;(2)MC-TIB燃燒室的燃燒環射流角度直接影響燃燒環內流體的流場分布,對燃
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