● 摘要
波瓣混合器能够显著提高主、次流的混合效率,其原因,一是在同样出口面积的情况下,与常规混合器相比,波瓣混合器的特殊结构增大了两股气流的接触面积,使得主、次流之间的粘性剪切混合增强;二是由流向涡、正交涡等引起的对流混合作用的增强。波瓣混合器中形成的大尺度流向涡阵列是波瓣具有良好混合性能的根本原因。波瓣混合器内部气流的流动混合物理过程非常复杂,国内外用数值分析的方法来模拟求解已有近二十年的历史,而且对波瓣混合器的数值研究在近年来取得了重要进展,国内研究也正在深入。本课题的研究内容,也正是围绕着对波瓣混合器的数值研究进行展开。本论文在不用商业软件计算的基础上,自主开发源程序软件包Lobe2009,实现对涡扇发动机波瓣混合器气动热力特性计算,研究不同形式波瓣混合器性能,为实验和下一步的研究提供依据是十分有意义的。涡扇发动机内外涵波瓣混合器的数值模拟源程序软件包Lobe2009是建立在美国Los Alamos国家实验室开发的计算流体动力学和燃烧学、具有开放代码的KIVA的部分源程序的基础上而开发的源程序。通过用源程序对一个实验算例的计算,根据实验结果和数值模拟结果的对比,选定了与实验结果最接近的标准 k-ε模型作为本文所有算例的湍流模型。然后用源程序对某些实用算例的简化模型在实际工况下的模拟计算,对流场中速度矢量分布和流向涡的发展趋势进行了详细的分析。同时,对决定波瓣混合器性能的两个主要参数——混合器热混合效率和总压损失的影响进行了详尽的研究。对于热混合效率,根据数值计算特点,提出了新的定义式,并编制了计算程序。
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