不同叶片径向凹槽结构的超紧凑型涡轮级间燃烧室数值模拟

利用流体计算软件,采用Realizable [WTBX]k[WTBZ]-ε湍流模型和PDF输运燃烧模型,分别对无凹槽和5种不同径向凹槽叶片结构的超紧凑型涡轮级间燃烧室(ITB)三维两相燃烧流场进行了数值模拟,并比较分析了不同ITB模型的速度场、温度场和总体性能参数。计算结果表明不同叶片径向凹槽结构内部的速度场、温度场差异较大,进而影响到富油燃烧产物在主流下游通道进行二次贫油燃烧的完全程度和ITB出口截面温度分布。改进叶片径向凹槽结构可以使级间燃烧室总压损失更小、燃烧效率和温升更高、出口污染物浓度更低。     

单、双环腔燃烧室燃烧性能的对比

保持单环腔主燃烧室的扩压器,外机匣最大直径尺寸以及喷口不变的前提下,将其火焰筒结构重新设计为并联式双环腔结构,设计了6种不同旋流器组合的双环腔结构燃烧室.采用相同的物理模型(包括湍流模型、辐射模型、喷雾模型及污染排放模型等),对单、双环腔主燃烧室分别进行全流程的三维计算.给出了燃烧室的总压恢复系数、燃烧效率、燃烧室出口温度分布系数、污染排放指标等燃烧室性能参数.对比分析了单、双环腔燃烧室的计算结果.结果表明,双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室是可行的,该研究可为大飞机低污染大法动机的设计提供技术支持.     

联焰稳流器对驻涡燃烧室性能的影响分析

为考察联焰稳流器对驻涡燃烧室的流场和性能的影响,应用高端数字样机系统进行了设计和数值计算。在典型驻涡燃烧室三维模型上添加了联焰稳流器,分析了2个燃烧室模型在不同进口马赫数条件下的冷态流场结构和总压损失。选取进口马赫数为0.2的工况,对2个模型的燃烧流场进行对比,分析了联焰稳流器对燃烧室性能的影响。结果表明:驻涡燃烧室的NOx排放低于普通构型燃烧室;添加联焰稳流器后,驻涡区能更好地实现与主流区的物质交换,避免因主流速度过快,切断驻涡区与主流区的能量传递;燃烧效率从97%提高至99%,出口温度分布系数从0.92降为0.49;2个模型各冷态工况的总压损失也分别增加2%~12%。     

凹腔超声速燃烧室燃烧流场数值模拟

对带凹腔结构的燃烧室二维甲烷燃烧流场进行数值模拟,采用迎风三阶精度MUSCL格式求解二维含组分守恒N-S方程,湍流模型采用剪切修正的RNG k-ε湍流模型,分别分析了凹腔不同长深比和导流槽结构对燃料燃烧的影响.对喷甲烷燃烧工况进行了计算研究,结果表明:凹腔可以提高燃烧效率,却使总压恢复系数降低;凹腔的长深比越大,燃烧效率越高,总压恢复系数越低;导流槽可以在总压恢复系数较高的情况下进一步提高燃烧效率.     

AVC预混燃烧流动特性的数值模拟

为探究先进旋涡燃烧室内湍流燃烧流动特性,应用预混燃烧模型,对燃烧室内燃烧及流动过程进行了数值模拟。得到了燃烧室内温度场及流场的分布情况。分析了不同燃气当量比、燃气速度和燃气温度对燃烧室预混燃烧流动的影响规律。结果表明:燃烧室内凹腔及后钝体回流区是主要燃烧区域,主燃区可形成均匀对称的旋涡对;不同工况参数对燃烧室内温度、组分和流场分布有影响。凹腔内温度随进气速度增大而增加,燃烧室内温度和出口径向温度随燃气温度增大而增大,且在不同工况下,凹腔内都能维持较高的点火温度。     

微型涡喷发动机燃烧室优化设计

由于供油方式和来流条件不同,现有微型涡喷发动机燃烧室直接参照大型航空发动机燃烧室设计,存在明显"尺度效应",导致微型涡喷发动机燃烧室性能较差,主要表现为燃烧室壁面温度过高、燃烧稳定性差和出口温度分布均匀性差。该文采用ANSYS和CFX数值模拟分析了现有某型号微型涡喷发动机燃烧室内的空气流动和燃烧过程,并通过冷态实验验证了数值模拟的有效性;提出"气涡裹液"设计理念,设计的燃烧室构型的数值仿真结果表明:出口温度分布系数从传统的0.54降低到0.15,所设计的燃烧室构型改善了燃烧室和涡轮的工作环境,提高了发动机的热效率和推力。     

汽车加热器内燃烧的数值模拟

利用AVL公司开发的FIRE软件,对一典型结构蒸发混合式汽车加热器燃烧室内的燃烧过程进行了数值模拟.其中,蒸发和燃烧分别采用Wall Film模型、Coherent Flame模型,氮氧化物(NOx)采用Zeldovich不平衡原理建模,碳烟(Soot)模型为FIRE模型.计算结果及分析表明,一层进气孔布置对燃油蒸汽浓度分布影响很大.加大进气孔直径使进气中心涡流增强,燃油在一级燃烧室中蒸发量增加.主要燃烧发生在二级燃烧室.进气孔切向进气能形成较强的中心涡流,使燃烧高温区主要集中在二级燃烧室的纵向轴心附近.一级燃烧室的周向涡区和二级燃烧室上半部的高温区是Soot生成速率最大的部位;最高燃烧温度未达NOx的生成温度条件,其生成量极少.     

燃气涡轮增压系统燃烧室设计

根据燃气涡轮增压系统结构要求,提出了一种新型滚流回流燃烧室结构,通过CFD数值模拟,研究其内部温度场和出口温度分布情况,确定了燃烧室的主要结构参数.采用粒子图像测速仪（PIV）测量燃烧室内筒头部的冷态流场,证明燃烧室头部存在滚流回流区,能够形成稳定的火焰区.在燃烧试验中,进行了贫油点火和贫油熄火试验研究.结果表明在一定流量范围内,文中燃烧室贫油点火及贫油熄火油气比均随进口马赫数的增大而增大;将文中燃烧室与外形尺寸相近的旋流进气燃烧室的总压恢复系数对比,结果表明相同的流量下文中燃烧室的总压恢复系数平均提高约2%.      

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

耦合热声网络与激励盘模型预测燃烧室的不稳定振荡

为解决燃烧室出口阻抗边界条件不定问题,提出了一种跨部件热声耦合计算方法:在燃烧室内采用热声网络低阶模型求解热声振荡过程,在涡轮内采用激励盘模型求解熵波、涡波与声波传播过程,在部件交界面上采用声阻抗作为过渡变量,通过部件内迭代与跨部件的外迭代策略获得系统解。耦合计算模型映射了熵波、涡波和声波在燃烧室与涡轮间传播的物理过程,清晰地描述了以燃烧室与涡轮的结构与气动参数为隐变量的等效声阻抗函数。经过算例测试与试验对比验证,结果表明:激励盘模型能够精确评估涡轮前的等效声阻抗;相对于非耦合计算方法,耦合计算方法能够准确判定热声振荡过程的发生、精确计算振荡频率与燃烧室声模态分布。本文的研究结果可为向高阶模型的耦合计算推广奠定理论基础。     

腔损耗对光纤F-P腔传感器腔定位的影响分析

讨论了引起光纤F-P腔干涉反射光损耗的因素．分析了光强损耗对腔定位参数的影响．实验表明．理论分析得到的腔定位参数值可以作为制作其它光纤F-P腔传感器时的参考值．这种光纤F-P腔传感器测量外界应变具有测量精度高、分辨率大、动态范围广、线性度好等优良特征．     

侧掺气空腔长度计算

对泄水建筑物过流面进行掺气是一种有效的减蚀措施.采用常规的底部掺气设施后,泄水建筑物下游侧墙仍易发生空蚀破坏,其主要原因是边墙存在掺气盲区.在底掺气的基础上设置侧掺气坎,形成较小的侧空腔能明显提高下游近壁掺气浓度,有效消除原掺气盲区.影响掺气设施掺气效率的一个重要设计参数就是空腔长度,对侧空腔长度尚缺乏计算方法,它的形成机理与底空腔不同.本文笔者通过考虑影响侧空腔长度的结构参数和水力学参数,导出了一种近似计算侧空腔长度的计算方法.     

基于MATHCAD的四镜折叠腔优化设计

根据传输矩阵理论,对丰导体泵浦的四镜折叠腔SESAM锁模激光器,数值分析了谐振腔稳定性、谐振腔端面光斑半径与腔参量的关系。分析表明在谐振腔稳区内,谐振腔的臂长L1、L2有一个较大的取值范围,而臂长L3对谐振腔的稳定性及谐振腔2个端面的光斑半径影响比较明显,它的取值范围较小并略大于R3的焦距,所以在实验中对L3必须仔细调节。     

非等温空腔法确定固体材料的比辐射率

本文讨论一种确定固体材料比辐射率的方法。在被测材料的表面开一个圆柱形空腔,并在其背面均匀加热。联立求解腔壁的辐射换热和体内的热传导方程,求得温度场分布和腔底的有效辐射。结果表明,腔底的有效辐射是比辐射率、腔深和半径之比以及一个表示温度梯度的参数的函数。文中讨论了能量辐射和光子辐射两种情况。在实验中,用热象仪测量材料表面和腔底的有效辐射。由理论分析结果和实验测定的有效辐射,求得材料的比辐射率。     

轿车车内空腔声学模态

阐述了轿车车内空腔声学模态,为了获取车内空腔的声学共鸣频率,提出了一种空腔声学模态试验方法,并对实车的声学模态试验结果与该车车内声学模态的有限元计算结果进行了比较,为车内空腔的低频噪声研究提供了参考。     

一个基于腔衰减的四原子纠缠态制备方案

基于A型三能级原子与腔场及经典场的相互作用理论,利用单光子探测器对从光腔中泄漏出来的光子进行符合测量,提出了一个四原子纠缠态的制备方案,四个分别处于不同光腔中的原子将以一定的概率处于GHZ态。     

激光二极管腔体有源区长度的优化设计

由激光二极管(LD)输入、输出的关系,得到激光器腔体参数与注入电流的关系,进而给出在设计激光器时遇到的相关限制的方程,以及LD电流与某种形式的电流增益转换因子的关系,根据增益曲线上的最佳工作点可优化腔体长度参数.讨论了共面LD在固定总腔长、固定无源区长度、固定有源与无源区的长度比等条件下有源区长度的优化.     

航空发动机轴承腔的热分析计算

轴承作为航空发动机的关键部件之一,对发动机的可靠性起着决定性的作用。文中针对航空发动机轴承腔运用热网络法建立了轴承腔的热平衡方程组,并求解了该方程组,从而获得了10种不同工况下的温度场计算结果。计算分析与实际测试结果基本相符,从而为发机轴承的滑油量提供了技术准备。     

7475铝合金超塑变形空洞长大的研究

对细晶7475铝合金在超塑变形中空洞长大行为的研究结果表明:在最佳变形条件下进行超塑拉伸时,当空洞半径r<1μm时,空洞按扩散机制长大。当空洞半径r>1μm时,空洞按幂规律长大。在空洞半径为1μm5μm时,实验得到的空洞长大速率高于理论值,并且随着空洞尺寸的增加,实验和理论的偏差值加大。     

采空区协同利用机制

采空区处理是预防与控制采空区灾害的重要组成部分,也是实现其周边资源安全开采的必要条件.从矿山工程系统合理布局出发,以采矿环境再造、协同论和内嵌式设计等理论与理念为指导,首次从协调资源开采的角度提出“协同利用”采空区处理新技术.探讨采空区协同利用的基本原则与基本模式,并对利用模式进行系统分类,研究采空区协同利用机制,并进行利用模式分类,探讨采空区协同利用机制.工程应用表明:新机制不仅处理空区隐患,而且实现隐患资源的安全开采,同时还大大降低空区处理成本,甚至达到零成本.研究成果可为空区隐患资源的安全开采提供技术支持.