关于小型航空发动机燃烧室热辐射环境的数值模拟研究.pdf

简介：
本论文聚焦于小型航空发动机燃烧室内热辐射环境的数值仿真分析，旨在通过精确建模与计算方法探究其内部复杂的传热机制及优化设计路径。 根据提供的文件内容可以提取以下知识点： 1. 航空发动机燃烧室研究背景：随着航空工业的快速发展，对航空发动机的技术性能要求越来越高。为了满足高增压比、高涡轮进口温度、高推重比、低油耗、低污染和高可靠性的综合需求，燃烧室的设计变得尤为重要。 2. 燃烧室内热辐射的重要性：在发动机燃烧室中，高温气体与颗粒物对内壁面的辐射传热占总传热量的比例很大。对于发光火焰来说，辐射传热可以达到总传热量的80%左右。当存在高温气体和炭黑时，辐射热流可达2.3×10^5 Wm²。 3. 数值仿真在燃烧室设计中的作用：可靠的数值仿真技术对先进航空发动机燃烧室的设计至关重要。通过简化结构并使用商业软件如FLUENT进行模拟，可以获取典型工况下的温度分布、组分浓度场和壁面热流等信息。 4. 影响燃烧室性能的因素：这些因素包括燃烧室内温度分布、组分浓度以及壁面的热负荷情况。考虑燃气辐射效应有助于降低最高工作温度，减小温差，并优化流动特性。 5. 数值模拟的作用：除了分析温度和辐射传热量外，数值仿真还能帮助理解其他物理量（如压力、速度等）的变化规律，从而为燃烧室的整体性能改进提供依据。 6. 发展趋势与挑战：未来航空发动机将朝着高推重比、低污染排放、低油耗及高可靠性方向发展。这需要在设计过程中综合考虑稳定性控制、环境污染治理以及结构强度和耐久性等问题。 7. 研究方法和技术工具：研究中使用了商业软件FLUENT来进行计算分析，该软件广泛应用于流体力学与热传递领域的模拟工作，在燃烧室辐射传热环境的数值仿真方面尤其有用。 8. 实验结果及其应用价值：研究表明，考虑气体辐射效应后可使燃烧室内最高温度下降超过5%，同时还能减小温差，并对其他物理量分布产生积极影响。 9. 资金支持情况：此项研究得到了国家自然科学基金项目的资助，表明了该领域的重要性和政府层面的支持力度。