旋流器特征参数对高温升燃烧室性能的影响
旋流器叶片安装角对TAPS燃烧室性能影响
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冶 金 能 源
ＥＮＥＲＧＹ Ｆ０Ｒ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
旋流对加力燃烧室性能影响的试验研究
旋流对加力燃烧室性能影响的试验研究摘要：本文旨在研究旋流对加力燃烧室性能的影响。
我们研究了不同流量、不同旋流强度和不同形状的旋流对燃烧室中温度和火焰特性的影响。
结果表明，当旋流流量增加时，燃烧室内的温度和火焰稳定性显著提高。
此外，旋流的形状和强度会在一定程度上影响温度和火焰稳定性。
因此，在操纵这些参数的情况下，可以有效地改善燃烧室的性能。
关键词：旋流；加力燃烧室；温度；火焰；性能正文：本文将探讨旋流如何影响加力燃烧室的性能。
首先，我们介绍了实验设计和试验流程，其中包括定量评价燃烧压力、温度和火焰特性的方法。
然后，我们分析了不同旋流流量、不同旋流强度和不同形状的旋流对燃烧室内的温度和火焰特性的影响，并提出了一些规律性的结果。
最后，我们总结了本文的实验结果，并讨论了如何利用旋流来改善加力燃烧室的性能。
研究表明，通过调节不同旋流流量、不同旋流强度和不同形状的旋流，可以极大地改善加力燃烧室的性能。
例如，当适当的提升流量和改变旋流的强度时，可以有效地提高火焰稳定性。
此外，通过改变旋流的形状，可以提高燃烧室的温度分布。
因此，旋流技术可以用来操纵受试者，改善燃烧效率和性能，从而让加力燃烧室受益于更高的效率和更稳定的性能。
旋流技术在加力燃烧室中的应用具有重要意义。
研究表明，通过控制旋流参数，可以改善燃烧室中的温度和火焰特性，从而达到提高燃烧效率和稳定性的目的。
此外，旋流技术还可以用来缩小火焰前沿的位置，抑制火焰的扩散和延伸，减少火焰的不稳定性。
同时，旋流还可以用于控制室内气流的分布，促进燃烧稳定，加速燃烧室中燃烧过程的进行，从而改善燃烧效率。
因此，旋流技术在改善加力燃烧室性能方面具有重要的作用。
虽然研究人员尚不清楚如何有效地控制旋流参数，但通过进一步研究，未来可以使用旋流技术来提高加力燃烧室的性能，并且对该技术的利用可以达到更好的效果。
在未来，旋流技术可能会更广泛地应用于加力燃烧室。
随着研究的深入，研究人员可能会发现新的应用，提高加力燃烧室的性能。
旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能影响的数值分析
旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能影响的数值分析
燃烧室燃烧性能与旋流器结构参数的关系一直是发动机设计和
研究的热点，它和发动机性能之间的关系和影响尤为显著.因此，对旋流器结构参数如何影响燃烧室燃烧性能进行数值分析是非常有必
要的.
为了精确分析旋流器结构参数对燃烧室燃烧性能的影响，采用数值模拟的方法计算燃烧室的一般的燃烧性能参数，如压力、温度和气体流速，等参数.具体来说，可以将燃烧室分割成多个不同的单元，使用数值模拟的方法来求解这些单元的参数。
为了分析旋流器结构对燃烧室性能的影响，需要首先确定不同的旋流器结构参数，如内径、进口夹角、出口夹角等。
之后，可以通过计算和比较不同旋流器结构参数时燃烧室的不同参数，如压力、温度和燃烧速率等，从而分析旋流器结构参数对燃烧室性能的影响.
此外，可以分析不同旋流器结构参数对燃烧室进气速度的影响，并研究进气速度如何影响燃烧室燃烧性能。
- 1 -。
喷嘴和旋流器数目对短环形燃烧室燃烧性能的影响
（ ｏｔｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉ ｌ ｎｖｒｉ ， ｉｎ７ ７ ，Ｃ ｉａ Ｎ ｒ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃ ｉ ｓｙ Ｘ ０ ２ ｈｎ ） ｈ ｅ ｙ ｃ ａＵ ｅ ｔ ｈ １ ０
室燃 烧 流动 的情况 。
２ 计算模型
航空发动机燃烧室复杂的物理和化学过程是多 相紊流燃烧过程 ， 对这一过程 的模拟要应用包括各 物 理过程 的数学模 型 ， 以及 复 杂 多 相 流动 系 统 的有
因次与无 因次偏微 方程 组 。
２ １ 气相控 制方 程 ．
由于从 旋流器 中 出来 的空 气 带 有 强旋 特性 ， 所 以 ， 烧室 湍流 流动 应 用 Ｒ ｙｏｄ 应 力 模 型 来计 对燃 ｅｎｌｓ
ｒ。＋ ＳＪＡ ． ｒａ Ｖ ｓ 式中： 为通用变量 ， 分别代表速度 “ｔＷ ｋ ，， ； 为湍流 ，
动能 ； 为湍流动能耗散率； ｈ为焓及 湍动应力项 ； ｍ 为燃 油质量 混合分 数 ； ｇ为燃 油质 量分 数 的脉动
基金项 目： 空科 学＆￣ （３ ５ ０ １ 航 ０ ｃ ３２ ） 第一 作者简介 ： 邹葆华 （ ９８ ） 西北 工业大学 ２ Ｏ １ｒ 一 ， ７ Ｏ ６年硕 士 ，
研 究方 向为航 空宇鬏椎 进理论与工程法处理气相。在圆柱 坐标系下 ， ｕｒ ｅ 流体控制方程的通用形式为 ：
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收稿 日期 ：０ ５—１ １ ２０ ０— ６
维普资讯
２０ ０ ６年第 ３ ２卷第 ３期
部分旋流对加力燃烧室流动和燃烧性能的影响
部分旋流对加力燃烧室流动和燃烧性能的影响
毕亚宁;范育新;肖锋;马宗伯;陈玉乾
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】为改善先进加力/冲压燃烧室燃烧组织困难等问题,采用设置进口部分旋流,在燃烧室中产生局部离心力来增强油气掺混和加速火焰传播。
通过数值模拟和试验的方法,研究了不同旋流进口位置及角度下部分旋流加力/冲压燃烧室的流动特性、燃烧效率及值班点火火焰发展过程。
研究发现:多区域旋流进口与不同旋流角度的组合会使流动损失增大,但可以在燃烧室建立一个局部超重力场,增强油气掺混和加速点火过程火焰传播。
相比于无旋流,旋流进口可以提高值班火焰传播速度;旋流进口最高可提升2.35%的燃烧效率。
【总页数】10页(P114-123)
【作者】毕亚宁;范育新;肖锋;马宗伯;陈玉乾
【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
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强度对预热解式低氮旋流燃烧器性能影响的数值模拟5.三级旋流器旋流角匹配影响双环预混旋流燃烧室燃烧性能试验
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二次风旋流强度对燃烧器回流场影响的数值模拟
二次风旋流强度对燃烧器回流场影响的数值模拟作者：王定标叶新涛曹海亮来源：《中国新技术新产品》2008年第22期摘要：旋流燃烧器因为能够形成较大的中心回流区，卷吸高温烟气，促进煤粉的着火和稳燃，在工程上得到了广泛的应用。
本文采用Realizable k-ε模型研究了二次旋流风的旋流强度对煤粉燃烧器回流场的影响，分析了不同旋流强度回流区的分布，形状及其大小的影响，为燃烧器设计提供理论依据。
关键词：旋流强度；回流场；数值模拟1前言我国用煤煤质多变, 尤其是难燃的劣质煤数量较多, 这就使煤粉燃烧器的稳燃问题更加突出。
通常为了运行的安全性, 防止爆燃事件发生, 在较低的负荷下, 要投油助燃, 因而增加了成本。
为此, 需要开发能在低负荷下, 无需投油并能稳定燃烧的技术。
[1]而燃烧器的稳定运行主要取决于燃烧器的流场结构，回流区的尺寸和形状决定着火焰的稳定性，回流加强了煤粉气流与高温烟气的对流混合, 相互掺混,大大提高了二者之间的热质交换煤粉颗粒都能迅速被回流高温烟气加热并着火燃烧,为回流区外的煤粉气流的着火和燃烧提供稳定的热源，同时在回流区形成的缺氧燃烧气氛有利于减少NOx的生成。
[2]2 燃烧器的结构及前处理本文所采用的研究对象为某筑路机械工程公司一台载荷为1600kg/h的煤粉燃烧器，它的主要结构如下图1所示：燃烧器为旋转对称结构，图1为燃烧器上半部分剖视图，该燃烧器中心管无风，末端带有扩展角，有利于产生中心回流；一次风为直流风输送煤粉；一次风通道中的套筒起到了防止煤粉在之前浓淡分离后恢复的作用；二次旋流风与一次风混合产生回流区，并在此发生质热传递；二次直流风提供氧化性氛围，起到防止高温腐蚀壁面和燃尽煤粉的作用。
模拟中保证一次直流风，二次旋流风，二次直流风的风量配比不变，通过调节二次旋流风的旋流强度来模拟不同情况下燃烧器内部的回流场情况，在文中旋流强度用无因次量旋流数（s）来度量，即切向动量与轴向动量之比。
旋流燃烧器技术讲座
MB LNASB燃烧器射流流场特点
气流分布
旋转射流流场可以用轴向速度wx、切向速度wt、 径向速wr及静压P等参数进行描述。进一步的 参数为气流湍流强度K1和K2 K1和K2表征的是气流微团的脉动情况。K1和K2 值越大，各股风的混合以及回流烟气与燃料的 混合就越好。
w' 2 K1 w
w' 2 K2 w0
w——某截面处的平均速度(m/s)；
OFA燃烧器位置
布置在煤粉燃烧 器上面； 补充煤粉燃尽所 需的空气； OFA燃烧器下供 应的空气量为总 空气量的80%左 右； 强化后期混合
燃尽区
燃尽风(OFA) NOx 还原区
煤粉燃烧器
Mitsui Babcock（MB) 的LNASB型燃烧器
大同600MW前后墙对冲燃烧锅炉采用
主要的双调风旋流燃烧器技术特点
煤粉浓淡燃烧技术和空气分级燃烧—降低燃烧 污染物NO的排放量和改进着火性能 一次风管道中采用一定的气固分离机构，实现 煤粉浓缩 采用内、外二次风（亦称为二次风和三次风） 布置，控制燃烧过程中氧气的供应 设有OFA（Over Fire Air）燃烧器
煤粉浓淡燃烧技术
回流区（续）
中心回流率R ：轴向截面上回流量的总 和与一次风质量流量之比 与回流区有关的参数主要还有回流区长 度L和回流区最大宽度Bmax等
射流扩展角
射流边界一般用某截面轴向速度wx沿着 径向衰减为该截面最大轴向速度wx-max的 10％处与轴线的夹角来定义。大小合理 的射流扩展角是有效防止火焰贴壁，稳 燃的必要条件。
可调轴向叶轮
调节气流旋转强度 叶轮在最前位臵时，气流全部流经叶轮，旋流强度达到最大； 叶轮后移时，在叶轮外环和锥套间形成一锥状的环形通道， 部分气流直接从此流过，不旋转，使总的气流旋转强度降低。
粉煤气化炉喷嘴旋流数对炉内流场及燃烧特性的影响
粉煤气化炉喷嘴旋流数对炉内流场及燃烧特性的影响李柏贤;刘雪东;刘文明【摘要】对带旋流单喷嘴粉煤加压气化炉内多相燃烧流场,建立二维旋流对称模型进行数值模拟.计算采用涡耗散概念模型,同时考虑体积反应和焦炭表面反应,模拟多机理的湍流燃烧.通过改变喷嘴内部旋流数进行平行模拟,研究不同旋流数下炉内流场的回流分布特性以及火焰的形态和分布等燃烧特性.结果表明:带有旋流喷嘴的气化炉,炉内流场分布主要由中心回流区和外回流区的旋流涡构成;旋流数增大导致轴向速度衰减加快,延长了粉煤颗粒在炉内停留时间,但旋流过大会导致颗粒在炉顶聚集形成“死区”;旋流数S≤1.2时,火焰为锥子状,炉内整体高温不利于气化反应;旋流数S≥1.6时,炉内高温区上移至炉顶,火焰呈扁平花瓣状,扩散角过大容易形成回火;通过拟合高斯曲线得到本气化炉最佳旋流数为1.4.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】5页(P100-104)【关键词】气化炉;旋流数;燃烧特性;流场;数值模拟【作者】李柏贤;刘雪东;刘文明【作者单位】常州大学机械工程学院,常州213164;常州大学机械工程学院,常州213164;常州大学机械工程学院,常州213164【正文语种】中文【中图分类】TQ171.6+25我国以煤为主的能源结构决定了我国必须立足国情，大力发展清洁煤技术。
气流床气化技术由于其煤种适应性强，煤炭转化率高等优点被广泛应用于煤化工领域[1]。
目前国内外较为主流的气流床气化技术有Shell粉煤气化技术、GSP粉煤气化技术、Prenflo粉煤气化技术和GE（Texaco）水煤浆气化技术、Global E-Gas水煤浆气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化炉和分级供氧水煤浆气化炉等[2]。
根据采用湍流燃烧模型的不同，气化炉数值模拟技术大致可分为PDF模型、EBU模型和EDC模型三类。
许建良等[3]采用EDC模型对GSP气化炉进行模拟，分析炉内同相化学反应过程，并建立完整多相湍流反应流动模型模拟炉内热态气化过程；吴玉新等[4]采用简化PDF模型对Texaco进行三维数值模拟，详细考察气化炉运行特性、颗粒在气化炉内运动等对气化过程的影响；周俊虎等[5]采用PDF与局部瞬时反应平衡模型分析气化炉变工况时气化运行状况，得出冷态条件下颗粒相和连续相的相互耦合以及速度场分布特性；Chen等[6]采用EBU模型对两段式粉煤加压气化炉进行三维模拟，得出不同炉体喉部直径和旋流比对气化炉轴向速度分布、温度分布和组分浓度分布的影响；Watanabe等[7]采用EBU模型对两段式气化炉进行三维模拟，得出不同气化操作参数对气化炉气化效率的影响。
基于火焰体积法的燃烧室熄火特性数值模拟预测
基于火焰体积法的燃烧室熄火特性数值模拟预测黄夏;王慧汝【摘要】以旋流燃烧室为研究对象,通过数值模拟提取火焰体积数据,将仅用于描述贫熄实验数据规律的火焰体积法发展为预测贫熄特性的方法.该方法以临熄火时的火焰体积代替传统预测方法中的火焰筒体积,提高了贫熄预测的精度与通用性.在保证预测精度的前提下,基于流动相似原理,将改进的火焰体积法推广到高温高压工况.分析了旋流器、主燃孔等的流通面积对贫熄特性的影响,发现旋流器空气流量对贫熄特性具有十分重要的影响.不论是改变旋流器流通面积,还是改变主燃孔流通面积,只要导致旋流器空气流量比例增大,贫熄油气比就增大;反之则减小.在研究的基准工况下,贫熄油气比的预测误差在±24％以内,远小于相同工况下传统模型-90％以上的预测误差.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】7页(P8-13,35)【关键词】航空发动机;燃烧室;贫油熄火特性预测;火焰体积法;火焰筒结构;高温高压【作者】黄夏;王慧汝【作者单位】中国航空发动机研究院基础与应用研究中心,北京101304;中国航空发动机研究院基础与应用研究中心,北京101304【正文语种】中文【中图分类】V231.21 引言随着航空发动机对推力的要求越来越高，燃烧室必将向高温升燃烧方向发展[1]。
要实现高温升，则需减少用于掺混、冷却的空气量，使进入主燃区参与燃烧的空气量增多，而导致燃烧室的熄火边界变窄，火焰稳定困难[2]。
另一方面，民用飞机污染排放要求日益严格，为降低航空发动机的污染物(NOx、CO等)排放，目前已应用或正在研制的低污染燃烧室，如贫油预混预蒸发燃烧室(LPP)[3]、贫油直喷燃烧室(LDI)[4-5]、富油-淬熄-贫油燃烧室(RQL)[6-9]、催化燃烧室、驻涡燃烧室(TVC)[10]和双环预混旋流燃烧室(TAPS)[11-13]等，其设计工作点大多远离化学恰当比并偏向燃料的可燃极限，使得燃烧室更有可能发生熄火[14]。
双轴向旋流器设计参数对燃烧特性的影响研究
双轴向旋流器设计参数对燃烧特性的影响研究李春野，赵传亮，柴昕，李鑫（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）航空发动机Aeroengine 摘要：为了保证高温升、高热负荷的燃烧室头部的空气流量，使头部区域具有足够强的回流区和良好的气动雾化性能，进行了双轴向旋流器设计参数对燃烧特性的影响研究。
设计了5种方案10种双轴向旋流器，通过数值模拟的方法得到了双轴向旋流器不同设计参数对其匹配结构燃烧室的流动、压力损失、燃烧和效率特性的影响规律：保证总面积不变，随着主、副旋流器叶片角和旋流数的增大，主燃区中心线处的平均温度逐渐降低，总压恢复系数和燃烧效率基本不变；回流区随主旋流器2种参数的增大基本不变，但随副旋流器2种参数的增大而相应变大；随着面积比的增大，回流区相应变小，主燃区中心线处的平均温度逐渐升高，总压恢复系数和燃烧效率基本不变。
关键词：双轴向旋流器；设计参数；回流区；气动雾化；数值模拟；燃烧室；航空发动机中图分类号：V211.22文献标识码：A doi ：10.13477/ki.aeroengine.2015.04.007Influence of Design Parameters of Dual-axis Swirlers on Combustor PerformancesLI Chun-ye ,ZHAO Chuan-liang ,CHAI Xin ,LI Xin(AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute ,Shenyang 110015,China )Abstract:In order to guarantee combustor dome for enough air flow,strong recirculation zone and good pneumatic atomization performance,the influence of design parameters of dual-axis swirlers on combustor performances was investigated.This paper introduced five plans and ten kinds of the dual-axis swirlers.The performance of air flowing ,pressure losing ,burning characteristics and efficiency of combustor were obtained by numerical simulation.The results show that while total area remains,the average temperature of main combustion zone decreased with the rising of blade angle and swirl number of main or secondary swirler.The total pressure loss coefficient and efficiency kept pared with the secondary swirler parameter's increase,enlarging the area of the recirculation zone,it hasn't spread or declined at the same parameter condition of main swirler.However,the recirculation zone became smaller while the area ratio increased.Thus,the average temperature in the mid-line of main combustion zone has gone up while the total pressure loss coefficient and efficiency remained.Key words:dual-axis swirlers ;design parameters ;recirculation zone ;pneumatic atomization ;numerical simulation ;combustor ;aeroengine 收稿日期：2014-06-04基金项目：国家重大基础研究项目资助作者简介：李春野（1982），女，硕士，工程师，从事主燃烧室设计工作；E-mail ：lizn123456@ 。
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旋流器特征参数对高温升燃烧室性能的影响
高伟伟，李
锋，高贤智，孙佰刚，罗卫东
（北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191）
摘要：利用数值模拟方法考察了3级旋流器特征参数（旋向组合、旋流数）对提出的中心分级燃烧室燃烧性能的影响。
对12种不同的方案进行了比较，选出了最优的3级旋流器匹配方案。
计算结果表明：3级旋流器的特征参数对燃烧室流场结构和燃烧性能有很大影响；合理的旋流器旋向组合和旋流数是提高燃烧室性能的关键因素。
3级旋流器旋向组合为第1、2级反向，第2、3级同向，旋流角度组合为第1级40°，第2、3级均为45°时，燃烧室可以达到最佳的燃烧效果。
关键词：旋流器；高温升；中心分级燃烧室；出口温度分布；燃烧性能；航空发动机中图分类号：V231.2
文献标识码：A
doi ：10.13477/ki.aeroengine.2015.04.006
Effect of Swirler Characteristic Parameters on Combustion Performance of HTR Combustor
GAO Wei-wei ,LI Feng ,GAO Xian-zhi ,SUN Bai-gang ,LUO Wei-dong
(School of Jet Propulsion ,Behang University ,Beijing 100191,China )
Abstract:The effect of triple-swirler characteristic parameters (swirling directions and swirl number)on the the proposed cencentric staged combustor performance was examined by numerical simulation.The optimized triple-swirler design scheme was determined based on 12different schemes comparison.The calculating results show that triple -swirler characteristic parameters have great influences on combustor flow field and combustion performances.Appropriate swirling directions and swirl numbers are the key factors to improve the combustor performance.When the primary and the second swirler are counter-rotating ,the second and third swirler are synclastic-rotating,and the the primary swirl angle is 40°,the second and third swirl angles are both 45°,the combustor can work best.Key words:swirler ;high temperature rise ;cencentric staged combustor ;outlet temperature distribution ;combustion performance ;
aeroengine
航空发动机
Aeroengine
收稿日期：2014-01-20基金项目：国家自然科学基金（50476005）资助
作者简介：高伟伟（1988），男，在读硕士研究生，研究方向为高温升燃烧室设计及数值模拟；E-mail ：rngaoweiwei@ 。
引用格式：
第41卷第4期Vol.41No.4Aug.2015
0引言
未来军用发动机需要更高的涡轮前温度来提高发动机热力性能和推重比，势必要求发动机燃烧室具有更高的温升能力[1]，也意味着未来军用航空发动机燃烧室将向高温升方向发展。
遵循高推重比超高温升燃烧室的发展趋势，参考美国GE 公司Hukam Mongia 等关于1650℃温升、近化学恰当比陶瓷火焰筒燃烧室研究思路[2-6]，在保证与现有单环腔燃烧室进、出口和机匣的尺寸限制不变的情况下，提出了1种中心分级燃烧室设计方案，利用燃油中心分级加3旋流的方法在不同工况下调节主燃区当量比，并对燃烧室气量进行重新分配，取消了
掺混孔，对火焰筒头部高度、头部帽罩高度、火焰筒冷却孔开孔面积进行了调节，重新进行开孔面积规律设计。
计算结果与采用相同数理模型，具有相同主燃室扩压器、外机匣和燃烧室出口的尺寸的SAC 数值和试验性能进行了对比[7-9]，以验证计算结果的可信度，重点考察了旋流器特征参数（旋向组合、旋流数）对设计模型燃烧性能的影响规律[13-14]。
1数理模型和研究方案
1.1
几何模型和网格划分
中心分级燃烧室结构及计算域如图1所示。
设计燃烧室为20个头部，为了计算简便，选取单头部扇形区域为计算域。
设计中心分级旋流器结构如图2所。