某型蒸發(fā)式穩(wěn)定器氣動(dòng)及燃燒特性研究

丁兆波，金 捷

（1.北京航天動(dòng)力研究所，北京100076；2.北京航空航天大學(xué)航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值仿真中心，北京100191）

0 引言

蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器具有燃燒效率高，貧油熄火范圍寬，點(diǎn)火性能好等優(yōu)點(diǎn)，在工作狀態(tài)多變的加力燃燒室和亞燃沖壓燃燒室中得到普遍應(yīng)用。其中鄭殿峰基于斯貝蒸發(fā)式穩(wěn)定器改進(jìn)設(shè)計(jì)了多種蒸發(fā)式穩(wěn)定器，提高了點(diǎn)火性能、火焰穩(wěn)定性和燃燒效率，擴(kuò)大了低壓下的貧富油熄火邊界。劉鴻、王家驊等對(duì)應(yīng)用在AL-31F加力燃燒室的一種V型蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器進(jìn)行了研究，揭示了該種穩(wěn)定器冷態(tài)下的總壓損失特點(diǎn)以及低壓穩(wěn)定性好，貧富油熄火邊界寬的特點(diǎn)。

本文對(duì)某型蒸發(fā)式火焰穩(wěn)定器在高速低溫來流下的流動(dòng)特性、兩相燃燒及性能進(jìn)行了數(shù)值模擬與分析，并與常規(guī)V型火焰穩(wěn)定器進(jìn)行了對(duì)比分析，重點(diǎn)關(guān)注與氣動(dòng)及燃燒特性有關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)。

1 數(shù)學(xué)物理模型

1.1 研究問題

蒸發(fā)式穩(wěn)定器的幾何結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示。此穩(wěn)定器置于二元矩形通道內(nèi)，選取堵塞比0.32。V型穩(wěn)定器見圖1（b）所示。

1.2 數(shù)值方法及邊界條件

計(jì)算采用有限體積方法和迎風(fēng)格式對(duì)氣相N-S控制方程進(jìn)行離散。壓力和速度的耦合采用SIMPLE方法。標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型提供湍流封閉，近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)處理。采用守恒標(biāo)量的PDF模型處理擴(kuò)散燃燒問題。煤油噴霧采用離散相模型，在全流場(chǎng)中用拉格朗日方法跟蹤液滴的運(yùn)動(dòng)和輸運(yùn)。給定來流空氣速度進(jìn)口，壓力出口，燃料進(jìn)口采用DPM模型，給定煤油噴嘴的位置、液滴的速度、直徑、靜溫和流量。……