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航空發動機低壓點火試驗研讨進展
发稿工夫:2020-04-07         作者:王凯兴          滥觞:輕型動力實驗室     【字号:

  燃燒室是航空發動機三大中心部件之一,其點火牢靠性決定著發動機的穩定事情邊界,進一步決定了飛機/舰船的飞翔包线、运转地域和宁静性。高空条件下,高温高压条件使得高空燃烧愈加庞大。为了愈加明晰地熟习高空燃烧历程,輕型動力實驗室展开了常温高压燃烧鸿沟及火焰传播历程研讨。基于高空燃烧测验考试台,輕型動力實驗室研讨人员首先对常温高压下的燃烧鸿沟停止研讨。图1爲室溫條件下(10℃),旋流器壓降1%2%3%時,最小點火當量比隨高度(壓力)的變化。結果表明對于统一旋流器壓降,隨著高度的增长,最小點火當量比增大,這是因为低壓下,空氣霧化質量變差及化學反應速率減小配合造成的,並且高度越高,壓力對點火邊界的影響越明顯;在不异高度下,隨著旋流器壓降的增大,最小點火當量比減小,這是因为氣流速率增大改进了燃油霧化,從而低落了最小點火當量比。 

  爲了詳細研讨壓力對火焰傳播的影響,采纳高速相機對旋流器壓降2%工況時,不同高度(6km8km10km)下的點火過程進行試驗研讨。圖2顯示了不同高度下五個不同時刻(火花放電時刻(t0),初始火核形成時刻(t1),火焰傳播至相鄰頭部時刻(t2),火焰傳播至靠近壁面頭部時刻(t3)及五頭部完好燃燒時刻(t4))的火焰圖像。結果表明,在旋流器壓降爲2%時,不同壓力下的火焰傳播路徑基本相似,即火焰首先在中心單頭部傳播並穩定在噴嘴周围,隨後相鄰頭部的回流區捕捉已燃頭部下遊火焰,使得火焰同時傳播至相鄰頭部,最終在五頭部燃燒室內穩定燃燒。通過分析不同高度下,各個階段的時間間隔發現,低壓對點火過程的影響主要表現在初始火核形成赶早期火焰傳播(由單頭部向三頭部的聯焰過程),而對後期火焰傳播影響較小,這是因爲低壓會惡化燃油的霧化蒸發,隨著燃燒室中引燃區域的增长,燃燒室溫度降低,低壓對燃油霧化蒸發的影響逐漸被燃燒室高溫所改进,因此後期火焰的傳播過程的時間差異較小。 

  基于上述常溫低壓下的試驗結果,研讨團隊下一步將采纳液氮換熱構建低溫環境,進一步研讨低溫低壓對火焰傳播過程的影響。 

 

  图1 不同高度下燃烧室燃烧鸿沟(室温10℃)

 

  圖2不同高度下火焰傳播過程(室溫10℃)

 
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