航空模型論文物理模型論文

1、航空模型論文物理模型論文航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模型熱聲耦合研究摘要航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室為了降低的排放，采用較長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的燃燒室這種燃燒室雖然降低了的排放，同時(shí)使燃燒室產(chǎn)生了燃燒噪聲。長(zhǎng)時(shí)間高聲級(jí)的壓力脈動(dòng)引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)與疲勞，影響燃燒室的使用壽命，同時(shí)聲壓力對(duì)燃燒產(chǎn)生影響，造成燃燒不穩(wěn)定。研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模型熱聲耦合現(xiàn)象，介紹模型建立依據(jù)，通過(guò)FLUENT寸燃燒產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和聲壓力場(chǎng)分析燃燒室熱聲耦合關(guān)系。分析結(jié)果對(duì)研究設(shè)備熱聲耦合有借鑒性。分析結(jié)果可應(yīng)用于實(shí)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和地面燃?xì)廨啓C(jī)中。關(guān)鍵詞熱聲耦合；燃燒不穩(wěn)定；熱噪聲中圖分類(lèi)號(hào)V1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1674-6708(2010)30-0098

2、-010引言航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒噪聲早在70年代開(kāi)始研究，但是熱聲耦合研究是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，很難找出熱聲耦合之間的必然規(guī)律。本文嘗試結(jié)合試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，使用FLUEN分析燃燒過(guò)程產(chǎn)生聲壓力情況。結(jié)合燃燒溫度場(chǎng),尋找熱聲之間耦合關(guān)系。熱聲耦合的研究為燃燒噪聲及聲彈耦合研究打下基礎(chǔ)。1熱聲耦合現(xiàn)象燃燒是指燃料的氧化作用。燃燒并不是穩(wěn)定的，燃燒速度不斷的改變,產(chǎn)生脈動(dòng)現(xiàn)象，脈動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)聲速度源，在燃燒室里產(chǎn)生聲域（通常叫做燃燒噪聲）。燃燒放熱速率有一個(gè)微小的變化，這個(gè)微小的變化會(huì)產(chǎn)生聲壓擾動(dòng)。聲在燃燒室內(nèi)傳播，遇到壁面或不同介質(zhì)返回，反過(guò)來(lái)又影響燃料供應(yīng)速度，使燃燒放熱速度變化。這樣燃燒放熱和壓力波動(dòng)就互相

3、影響，當(dāng)相位恰當(dāng)時(shí)能互相激勵(lì)，構(gòu)成正反饋回路。系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定，微小的擾動(dòng)將在短時(shí)間內(nèi)被放大，隨后在非線性因素作用下建立起一定幅值和頻率的振蕩。這樣使燃燒熱和聲壓力二者之間形成耦合，即熱聲耦合現(xiàn)象。2模型建立燃燒室模型的建立是依據(jù)我院航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室模型熱聲固耦合試驗(yàn)裝置的實(shí)際尺寸制定的，通過(guò)有限元的分析結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證軟件分析的正確性。試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。試驗(yàn)裝置主要由三部分組成，燃燒部分、結(jié)構(gòu)段部分、水冷卻部分，燃燒室尺寸為邊長(zhǎng)150mn矩形結(jié)構(gòu),燃燒室的長(zhǎng)度2.2m。試驗(yàn)裝置設(shè)有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層燃燒空間，中間夾層作為冷卻。本文主要研究燃燒室的燃燒現(xiàn)象和燃燒產(chǎn)生聲壓

4、力的情況。燃燒室模型建模很簡(jiǎn)單不再列出圖形3模型分析根據(jù)所給模型的尺寸進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)為預(yù)混燃燒，燃燒天然氣，預(yù)混溫度300,空氣當(dāng)量比選為1.8，燃燒壓力0.15,產(chǎn)生200kW的熱釋放能量。經(jīng)過(guò)FLUENT計(jì)算出溫度場(chǎng)見(jiàn)圖2所示通過(guò)溫度場(chǎng)的圖形可以得出溫度場(chǎng)的燃燒是比較穩(wěn)定的，在燃燒初始段的溫度相對(duì)較低，當(dāng)燃燒后段也就是燃燒充分穩(wěn)定部分對(duì)應(yīng)的溫度很均勻，并相對(duì)較高。燃燒開(kāi)始段的燃燒脈動(dòng)較為激烈，可能會(huì)引起聲壓力的波動(dòng)，該段可能會(huì)產(chǎn)生較大的聲壓力信號(hào)。后段溫度均勻很難有較大的脈動(dòng)現(xiàn)象，固聲壓力也應(yīng)該比較均勻。圖3所示聲壓力場(chǎng)圖，從圖中可以看出在燃燒開(kāi)始段的兩邊的聲壓力最大,大概100多分貝，而在燃燒中段和末段的聲壓力要小一些，但是要比1.5m左右的聲壓力大。燃燒末端比前面的聲壓力大是因?yàn)槿紵┒巳紵裏釟饬鳑_擊到避免產(chǎn)生漩渦，造成升壓,從而壓力較前端大，燃燒開(kāi)始段也是由于燃燒物迅速進(jìn)入燃燒室時(shí)，產(chǎn)生渦流所引起的。從上面兩個(gè)圖可以看出燃燒確實(shí)能產(chǎn)生聲壓力的變化，聲信號(hào)較大的地方多出現(xiàn)在熱氣流易產(chǎn)生漩渦的地方。4結(jié)論通過(guò)試驗(yàn)裝置尺寸建立模型，對(duì)模型溫度場(chǎng)和聲壓力場(chǎng)