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题目:先进加力燃烧室进气强化混合研究

关键词:风斗型混合器,波瓣混合器,圆齿型混合器,混合性能

  摘要

内涵核心热流与外涵风扇冷流的强化混合技术对涡扇发动机加力燃烧室意义重大,而混合器设计又是其关键所在。加力燃烧室进口气流流速高,速度场和温度场极不均匀,若不经过混合扩压直接燃烧,则会增大流阻损失、降低燃烧效率和燃烧稳定性,并会增加组织外涵燃烧的难度。 漏斗型混合器、环形混合器与波瓣混合器是涡扇发动机加力燃烧室所用的三种常见的混合器。本文参考漏斗型混合器的设计原理,设计加工了风斗型混合器组件,研究了不同组装形式的风斗型混合器的混合性能。借鉴波瓣混合器结构参数对混合性能的影响规律,设计加工了常规波瓣混合器及圆齿型混合器,研究了常规波瓣混合器的结构参数对混合性能的影响,并搭建了双涵二元加力试验台,为对比研究常规波瓣混合器与圆齿形混合器的混合性能做好了准备。 首先,采用试验的方法,研究了三种不同组装形式的风斗型混合器的混合性能,结果表明:完整的风斗型混合器组件其总压恢复系数最低,对高温区域内的温度场均匀性改善效果最好;抽吸冷气用风斗型混合器组件其总压恢复系数最高,对完整的温度场均匀性改善效果最好。 其次,采用数值模拟的方法,研究了常规波瓣混合器结构参数对混合性能的影响。结果表明,波瓣的高度是影响混合性能最主要的因素,随着高宽比的增加,流向涡平均涡量及热混合效率明显增加,总压恢复系数略有降低。波瓣的内外涵宽度比是影响混合效率的次要因素,随着内外涵波瓣宽度比的增加,总压恢复系数有所提高,但流向涡强度和热混合效率不随宽度比单调变化,而是在某宽度比上存在最佳值。 最后,设计搭建了双涵二元加力试验台,为对常规波瓣混合器混合性能的试验研究及其与圆齿型混合器混合性能的对比研究做好了准备。 论文研究工作为风斗式混合器和波瓣混合器的结构设计及混合性能评估积累了基础数据,为进一步开展先进加力燃烧室进气强化混合研究奠定了基础。