航空模型论文物理模型论文

1、航空模型论文物理模型论文航空发动机燃烧室模型热声耦合研究摘要航空发动机燃烧室为了降低的排放，采用较长结构的燃烧室这种燃烧室虽然降低了的排放，同时使燃烧室产生了燃烧噪声。长时间高声级的压力脉动引起结构振动与疲劳，影响燃烧室的使用寿命，同时声压力对燃烧产生影响，造成燃烧不稳定。研究航空发动机燃烧室模型热声耦合现象，介绍模型建立依据，通过FLUENT寸燃烧产生的温度场和声压力场分析燃烧室热声耦合关系。分析结果对研究设备热声耦合有借鉴性。分析结果可应用于实际航空发动机燃烧室和地面燃气轮机中。关键词热声耦合；燃烧不稳定；热噪声中图分类号V1文献标识码A文章编号1674-6708(2010)30-0098

2、-010引言航空涡轮发动机燃烧噪声早在70年代开始研究，但是热声耦合研究是一个复杂的过程，很难找出热声耦合之间的必然规律。本文尝试结合试验模型，使用FLUEN分析燃烧过程产生声压力情况。结合燃烧温度场,寻找热声之间耦合关系。热声耦合的研究为燃烧噪声及声弹耦合研究打下基础。1热声耦合现象燃烧是指燃料的氧化作用。燃烧并不是稳定的，燃烧速度不断的改变,产生脉动现象，脉动产生一个声速度源，在燃烧室里产生声域（通常叫做燃烧噪声）。燃烧放热速率有一个微小的变化，这个微小的变化会产生声压扰动。声在燃烧室内传播，遇到壁面或不同介质返回，反过来又影响燃料供应速度，使燃烧放热速度变化。这样燃烧放热和压力波动就互相

3、影响，当相位恰当时能互相激励，构成正反馈回路。系统趋于不稳定，微小的扰动将在短时间内被放大，随后在非线性因素作用下建立起一定幅值和频率的振荡。这样使燃烧热和声压力二者之间形成耦合，即热声耦合现象。2模型建立燃烧室模型的建立是依据我院航空发动机燃烧室模型热声固耦合试验装置的实际尺寸制定的，通过有限元的分析结果与试验测量结果进行比对，验证软件分析的正确性。试验装置整体结构如图1所示。试验装置主要由三部分组成，燃烧部分、结构段部分、水冷却部分，燃烧室尺寸为边长150mn矩形结构,燃烧室的长度2.2m。试验装置设有内外两层结构，内层燃烧空间，中间夹层作为冷却。本文主要研究燃烧室的燃烧现象和燃烧产生声压

4、力的情况。燃烧室模型建模很简单不再列出图形3模型分析根据所给模型的尺寸进行建模，设计为预混燃烧，燃烧天然气，预混温度300,空气当量比选为1.8，燃烧压力0.15,产生200kW的热释放能量。经过FLUENT计算出温度场见图2所示通过温度场的图形可以得出温度场的燃烧是比较稳定的，在燃烧初始段的温度相对较低，当燃烧后段也就是燃烧充分稳定部分对应的温度很均匀，并相对较高。燃烧开始段的燃烧脉动较为激烈，可能会引起声压力的波动，该段可能会产生较大的声压力信号。后段温度均匀很难有较大的脉动现象，固声压力也应该比较均匀。图3所示声压力场图，从图中可以看出在燃烧开始段的两边的声压力最大,大概100多分贝，而在燃烧中段和末段的声压力要小一些，但是要比1.5m左右的声压力大。燃烧末端比前面的声压力大是因为燃烧末端燃烧热气流冲击到避免产生漩涡，造成升压,从而压力较前端大，燃烧开始段也是由于燃烧物迅速进入燃烧室时，产生涡流所引起的。从上面两个图可以看出燃烧确实能产生声压力的变化，声信号较大的地方多出现在热气流易产生漩涡的地方。4结论通过试验装置尺寸建立模型，对模型温度场和声压力场