新型一体化加力燃烧室支板冷态流场数值仿真

admin · 发表于 2024-3-6 17:26:48

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雅宝题库解析：
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，火焰稳定装置在非加力状态带来无意义的流动损失，这两方面是制约未来涡扇发动机达到更高推重比的重要因素。为了减轻加力燃烧室结构重量，降低损失，提出了新型一体化加力燃烧室方案，该方案取消了传统加力燃烧室的径向、周向钝体火焰稳定器，并将涡轮后框架支板改造成为加力燃烧室稳焰部件。利用凹腔驻涡稳焰原理，形成带凹腔支板火焰稳定器方案，本文采用数值模拟的方法，研究了凹腔对支板尾流流场的影响。采用有限体积法求解二维不可压N-S方程，定常计算的湍流模型为RNG k-ε模型，空间离散采用二阶迎风格式，非定常计算为大涡模拟，亚网格模型采用Smagorinsky-Lily模型，空间离散为中心差分格式，采用二阶时间离散。压力和速度耦合采用SIMPLE算法。对不同工况的支板试验件进行了数值模拟，并与试验数据进行了对比，定常计算的截面速度最大均方根误差为19.7%，非定常计算的漩涡尺度和频率的最大误差为6.8%。在Ma=0.3，T0=1173K的工况下进行数值计算，在本文研究范围内，结果表明：（1）凹腔结构对总压损失没有明显影响。（2）凹腔内漩涡状态与尾流漩涡状态有一定的联系，凹腔漩涡不稳定时，与尾流发生耦合作用，对尾流影响显著。（3）凹腔深宽比、凹腔尺寸、凹腔倾度、凹腔位置均对尾流漩涡有一定的影响，其中凹腔倾度和凹腔位置的影响更显著。（4）支板的优化结构为凹腔倾度大且位置靠近支板前部的支板结构，其尾流漩涡强度大，尺寸大，频率小。（5）定常模拟可以用于稳焰分析，而非定常模拟与实际流场更相符，可用于流场分析，两种方法各具优势。

新型一体化加力燃烧室支板冷态流场数值仿真

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