模型加力燃燒室熱聲耦合特性研究.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室工作過程中，當(dāng)放熱脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)相互耦合時(shí)會(huì)發(fā)生低頻振蕩燃燒，從而導(dǎo)致加力筒體過熱、加力比減小等現(xiàn)象。因此，在加力燃燒室工作過程中是不允許出現(xiàn)低頻振蕩燃燒，而熱聲耦合現(xiàn)象是加力室低頻振蕩燃燒的本質(zhì)。所以，為了研究加力燃燒室的熱聲耦合特性，本文進(jìn)行了以下工作：
　　1、在一體化加力燃燒室氣動(dòng)熱力特性分析、聲學(xué)特性分析基礎(chǔ)上，并基于相似準(zhǔn)則構(gòu)建了一體化加力燃燒室理論分析與實(shí)驗(yàn)研究模型。對模型加力燃燒室進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值

2、模擬，將穩(wěn)態(tài)速度場與理論計(jì)算的速度進(jìn)行了比較，得到了一個(gè)優(yōu)化的數(shù)值計(jì)算模型。
　　2、通過大渦模擬的方法對模型加力燃燒室的冷態(tài)非穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，研究了來流擾動(dòng)對壓力脈動(dòng)特性和聲場特性的影響。發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定器后形成了明顯的旋渦脫落現(xiàn)象，并觀察了旋渦生成和消亡的過程；發(fā)現(xiàn)模型加力燃燒室內(nèi)壓力脈動(dòng)幅值和聲壓級(jí)在回流區(qū)處最大，向進(jìn)出口方向遞減；壓力脈動(dòng)幅值的變化規(guī)律和聲波幅值的變化規(guī)律相似。在Fluent中通過自己編寫的UDF程序給模

3、型加力燃燒室進(jìn)口施加了一個(gè)頻率和幅值可調(diào)的進(jìn)口擾動(dòng)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加擾動(dòng)為20kpa、200Hz時(shí)聲場幅值最大，增加擾動(dòng)頻率對聲場的影響要大于增加擾動(dòng)幅值；當(dāng)擾動(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)聲波最強(qiáng)，遠(yuǎn)離固有頻率則聲波減弱；增加擾動(dòng)幅值會(huì)對聲場強(qiáng)度產(chǎn)生抑制。
　　3、通過大渦模擬的方法對模型加力燃燒室的非穩(wěn)態(tài)燃燒進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，研究了來流擾動(dòng)對熱聲耦合特性的影響。結(jié)果表明，在支板穩(wěn)定器表面出現(xiàn)了貼體火焰，火焰形態(tài)與試驗(yàn)中高速攝影拍到的結(jié)果相吻合

4、；發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算得到的壓力脈動(dòng)頻率略高于實(shí)驗(yàn)測得壓力脈動(dòng)頻率；當(dāng)擾動(dòng)頻率小于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，聲波幅值和壓力脈動(dòng)幅值隨擾動(dòng)頻率增加而上升；當(dāng)擾動(dòng)頻率大于系統(tǒng)固有頻率后，聲波幅值和壓力脈動(dòng)幅值隨著擾動(dòng)頻率的增加而下降；擾動(dòng)幅值的變化對熱聲耦合有明顯影響，當(dāng)擾動(dòng)來流參數(shù)為40kpa，20Hz時(shí)壓力脈動(dòng)幅值和溫度脈動(dòng)幅值最高。
　　4、搭建了模型加力燃燒室熱聲耦合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及測量系統(tǒng)，研究了不同進(jìn)氣速度、油氣比、噴嘴與穩(wěn)定器相對位置等對模型加