● 摘要
涡轮风扇发动机中，传统加力燃烧室给发动机带来了很大的附加重量和非加力状态流动损失，这两个方面是制约未来涡扇发动机达到更高推重比的重要因素。为了有效弥补上述不足，提出了一种新型一体化加力燃烧室概念方案。本文在该方案的基础上设计了具体的新型一体化加力燃烧室方案，取消了传统加力燃烧室的径向、周向钝体火焰稳定器，将涡轮后框架支板、波瓣混合器和内突扩截锥改造成为加力燃烧室稳焰部件，并将油路系统内置。采用数值模拟的方法，研究了方案的冷、热态流场特性及燃烧性能。采用雷诺平均方法求解气液两相湍流燃烧过程。定常计算的湍流模型为RNG k-ε模型，燃烧模型采用涡耗散模型，空间离散采用二阶迎风格式，压力和速度耦合采用SIMPLE算法。对支板试验件模型进行数值模拟，并与试验数据进行了对比，计算得到的测试截面温度与试验值相对误差均在10.26%以内，证明本文所用计算方法的可行性。对新型一体化加力燃烧室方案冷、热态流场进行了三维定常数值模拟，计算结果表明：初选方案对进口条件具有不敏感性；不同工况下的总压恢复系数均大于0.96，基本满足了设计要求；除工况5以外工况的燃烧效率均在0.90附近，基本满足了设计要求; 使用波瓣型混合器的方案有最优的综合性能。