一种一体化加力燃烧室的数值模拟

为适应新一代航空发动机高推质比的设计要求,设计出一种一体化加力燃烧室方案,利用截尾支板与带凹腔的分流环组合结构取代了传统火焰稳定器。对该方案进行了数值模拟研究及试验验证,结果表明:在该一体化加力燃烧室内涵中有3个低速回流区;截尾支板结构不仅起整流支板的作用,还能够起到火焰稳定器的作用;燃烧效率在90%～93%之间,流阻系数约为0.26;在所研究的工况下总压恢复系数均高于0.975,且主要的总压损失集中在截尾支板及分流环凹腔处。      

静力试验位移测量异常原因分析及推算方法研究

分析了发动机机架静力试验过程中某重要位移测点出现位移测量异常的原因,提出了几点改进措施,包括打磨接触面、采用粘贴面积较大的测量块等;另外,考虑到此次静力试验其余测点位移正常、试验过程结构和加载稳定,通过结构整体刚度分析,提出一种利用正常测点来推算异常测点位移的方法,采用两次未出现测量异常的抽检静试数据对此推算方法进行验证,分析推算值与测量值之间的误差,结果表明,这种理论推算方法的推算误差小于5％。     

MMH/NTO双组元自燃推进剂反应机理简化

采用反应流分析结合灵敏度分析的简化方法,对MMH/NTO详细燃烧化学反应机理进行了简化,获得包含25个组分和43个基元反应的MMH/NTO简化反应动力学模型。并从着火延迟时间和燃烧火焰温度两方面,通过对比理论结果、详细机理和简化机理预测结果,在较宽范围参数内对简化机理进行了验证。验证结果表明简化机理和详细机理预测的MMH/NTO体系的着火延迟时间和燃烧火焰温度具有非常高的一致性,说明了简化反应机理的合理性。进而分析了初始温度、燃烧室压力、氧燃比对MMH/NTO体系的着火延迟时间和燃烧火焰温度的影响规律,MMH/NTO体系的着火特性对初温和燃烧室压力较为敏感,燃烧火焰温度则对氧燃比和燃烧室压力较为敏感。为后续发动机燃烧的CFD数值计算提供了准确的反应动力学模型。     

热射流点火对爆震管内火焰加速及爆震波触发影响的数值研究

为研究热射流点火对爆震管内火焰加速及爆震波触发的影响,运用34步26组分丙烷基元反应进行了二维数值模拟,获得了5种不同的热射流发生器几何结构下的爆震管内火焰传播规律及缓燃向爆震转捩(deflagration to detonation transition,DDT)的时间与距离.结果表明:爆震管中湍流在火焰加速阶段起着重要作用,在爆震波触发阶段激波与火焰相互作用占有主导地位.根据DDT过程的定义,得到DDT时间在1.4~2.0ms之间,同时发现热射流发生器长度为150mm,热射流发生器孔径在8mm时DDT时间最短,热射流发生器长度及孔径对DDT距离的影响不大.      

翼型支板火焰稳定器结构参数的研究

以NACA翼型参数算法为基础进行翼型支板火焰稳定器设计,并采用数值模拟方法探讨了翼型稳定器最大厚度位置和截尾厚度两个结构参数对总压恢复系数和回流区长度的影响.结果表明:在来流马赫数为0.15~0.30的条件下,随着翼型稳定器最大厚度位置向尾缘方向后移,总压恢复系数先增大后急剧减少,回流区长度则呈现相反趋势;翼型稳定器截尾厚度越小,其最大总压恢复系数越大,且回流区长度与截尾厚度的1.5次方成正比.      

双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦本质阻燃PA66

以自合成的双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦(BNNPO)、 己二胺及PA66盐为原料,通过高温高压(280 ℃,1.7 MPa)聚合制备了本质阻燃PA66树脂。红外分析表明BNNPO盐含有N-P膨胀结构;热分析表明阻燃PA66树脂较纯PA66有更优异的热稳定性;极限氧指数及垂直燃烧法结果显示阻燃PA66具有良好的阻燃性能,当BNNPO含量达4.5 wt%时,极限氧指数(Limiting oxygen index,LOI)及垂直燃烧水平（UL94）分别达28%和V-0;锥形量热法及扫描电镜分析发现BNNPO以气相及凝聚相协效阻燃作用于PA66基体材料;力学性能结果显示BNNPO的引入对PA66的力学性能影响较小。     

RANS simulations on combustion and emission characteristics of a premixed NH3/H2 swirling flame with reduced chemical kinetic model

Ammonia (NH₃) is considered as a potential alternative carbon free fuel to reduce greenhouse gas emission to meet the increasingly stringent emission requirements. Co-burning NH₃ and H₂ is an effective way to overcome ammonia’s relative low burning velocity. In this work, 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) numerical simulations are conducted on a premixed NH₃/H₂ swirling flame with reduced chemical kinetic mechanism. The effects of (A) overall equivalence ratio Φ and (B) hydrogen blended molar fraction X_H2 on combustion and emission characteristics are examined. The present results show that when 100%NH₃-0%H₂-air are burnt, the NO emission and unburned NH₃ of at the swirling combustor outlet has the opposite varying trends. With the increase of Φ, NO emission is found to be decreased, while the unburnt ammonia emission is increased. NH₂ → HNO, NH → HNO and HNO → NO sub-paths are found to play a critical role in NO formation. Normalized reaction rate of all these three sub-paths is shown to be decreased with increased Φ. Hydrogen addition is shown to significantly increase the laminar burning velocity of the mixed fuel. However, adding H₂ does not affect the critical equivalence ratio corresponding to the maximum burning velocity. The emission trend of NO and unburnt NH₃ with increased Φ is unchanged by blending H₂. NO emission with increased X_H2 is increased slightly less at a larger Φ than that at a smaller Φ. In addition, reaction rates of NH₂ → HNO and HNO → NO sub-paths are decreased with increased X_H2, when Φ is larger. Under all tested cases, blending H₂ with NH₃ reduces the unburned NH₃ emission, especially for rich combustion conditions. In summary, the present work provides research finding on supporting applying ammonia with hydrogen blended in low-emission gas turbine engines.     

冲击发散冷却流场结构PIV测量

为了研究冲击发散冷却结构的流场特性,设计了一典型冲击发散冷却结构,采用粒子图像测速仪(PIV)对其流场特性进行了研究.研究发现,在冲击板与发散孔板间,气流的流动状态很复杂,在各个方向上均形成大量的涡,且涡的形式和强度均随吹风比的变化而变化.在发散气膜侧,随着吹风比的增大,由发散孔流出的冷却气流会逐渐穿透主流,从而使得冷却气膜层愈来愈不稳定,脱离壁面;而在发散孔出口与主流方向垂直的位置会形成一对旋转方向相反的肾形涡,且涡的位置随吹风比的增大而移向主流区域.      

尾缘吹气稳定器缝宽对燃烧性能影响的试验

为了探讨尾缘射流出口缝宽对燃烧性能的影响,在来流λ_m-0.1,0.18,0.25和丁T_m-53,63,3 K状态条件下,分别对缝宽为1,2,4 mm的尾缘吹气式稳定器和V型稳定器的燃烧性能进行了试验研究,对比分析了它们的贫熄特性、温度分布和燃烧效率.燃烧试验结果表明缝宽对尾缘吹气式稳定器燃烧性能有明显影响.在本模拟条件下,缝宽较窄的稳定器贫熄边界较宽,缝宽为1 mm的尾缘吹气式稳定器贫熄边界最宽;从出口温度分布可以看出,缝宽小的尾缘吹气式稳定器高温区域较大;缝宽较小的稳定器燃烧效率较高,缝宽1 mm的稳定器燃烧效率最高.      

缓燃向爆震转捩过程中火焰和压力波发展规律试验

为了解缓燃向爆震转捩(DDT)过程,在60mm×60mm,长2m的方形爆震管内,利用高速摄影和高频压力传感器试验研究了4种余气系数下氢气/空气混合气燃烧时的火焰和压力波演变规律.结果表明:缓燃向爆震转捩经历了缓燃、爆燃、在壁面产生热点、形成爆震中心和稳定爆震5个阶段,缓燃、爆燃和爆震的火焰传播速度分别为0～15m/s,500～1000m/s和1800～2000m/s.压力传感器获得的时序图和对应峰值压力的变化规律也验证了上述过程:在压力传感器测试区间(850～1200mm)内,压力峰值从1.5MPa先跃升到7MPa上下,然后下降稳定在2～3MPa.据压力时序图算得的爆震波传播速度与高速摄影获得的火焰传播速度一致.