渦輪葉間超緊湊燃燒室研究.pdf

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