航空發動機中心分級燃燒室流場特性與燃燒機理研究

《航空發動機中心分級燃燒室流場特性與燃燒機理研究》是依託瀋陽航空航天大學，由陳保東擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：航空發動機中心分級燃燒室流場特性與燃燒機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳保東
• 依託單位：瀋陽航空航天大學

項目摘要

項目圍繞航空發動機中心分級燃燒室的流場特性、燃燒特性與燃燒穩定性這一關鍵科技問題，採用理論分析、實驗研究和數值計算相結合的方法，對中心分級燃燒室的流場特性進行PIV實驗測量與大渦模擬，獲得該燃燒室內的流場結構，闡明旋流器結構、值班級與主燃級燃油比例分配等對該燃燒室流場結構的影響規律；對該燃燒室的燃燒過程與燃燒穩定性進行實驗測量，獲得燃燒室出口溫度場與排放物濃度場的分布特性、貧油熄火邊界與貧油熄火油氣比；建立中心分級燃燒室耦合回流區的燃燒機理與貧油熄火機理，對該燃燒室的燃燒特性、排放特性及貧油熄火特性進行數值計算，分析旋流器結構、值班級與主燃級燃油分配比例等對該燃燒室的燃燒特性、燃燒穩定性與主要排放物生成規律的影響，闡明流場特性對燃燒特性、排放特性與燃燒穩定性的影響機理。該項研究必將提出原創性成果，為新型高效低污染燃燒室的結構設計與性能最佳化提供理論依據與技術支持。

結題摘要

近年來，為了使航空發動機更加具有競爭力，航空發動機的推進效率、總增壓比和渦輪進口溫度在不斷提高，從而使航空發動機的燃燒溫度、強度及NOx排放也在大幅提高。由於飛機飛行高度接近平流層，航空發動機的NOx排放對臭氧層的破壞遠高於地面燃機，飛機尾氣也是高空大氣污染物的唯一來源。為此國際民航組織曾四次修改民用航空發動機污染排放標準，相繼頒布了CAEP1、CAEP2、CAEP4 和CAEP6，對NOx排放的控制越來越嚴格。以壓縮比為36的發動機為例，與CAEP2的NOx排放標準相比，CAEP4的NOx排放標準降低了12%，CAEP6的NOx排放標準更是降低了21%。因此，低污染燃燒室和低污染燃燒技術已經成為現代高性能航空發動機的重要標誌之一。 中心分級燃燒室結構非常複雜，燃燒室內流場特性、燃燒機理也與常規燃燒室區別較大，國外相關研究尚處於起步階段。同時，由於相關技術的國外引入限制，目前對中心分級燃燒室的流場特性、燃燒特性及燃燒穩定性尚不明了。項目圍繞航空發動機中心分級燃燒室的流場特性、燃燒特性與燃燒穩定性這一關鍵科技問題，採用理論分析、實驗研究和數值計算相結合的方法，對中心分級燃燒室的流場特性進行PIV實驗測量與大渦模擬，獲得該燃燒室內的流場結構，闡明旋流器結構、值班級與主燃級燃油比例分配等對該燃燒室流場結構的影響規律；對該燃燒室的燃燒過程與燃燒穩定性進行實驗測量，獲得燃燒室出口溫度場與排放物濃度場的分布特性、貧油熄火邊界與貧油熄火油氣比；建立中心分級燃燒室耦合回流區的燃燒機理與貧油熄火機理，對該燃燒室的燃燒特性、排放特性及貧油熄火特性進行數值計算，分析旋流器結構、值班級與主燃級燃油分配比例等對該燃燒室的燃燒特性、燃燒穩定性與主要排放物生成規律的影響，闡明流場特性對燃燒特性、排放特性與燃燒穩定性的影響機理。該項研究必將提出原創性成果，為新型高效低污染燃燒室的結構設計與性能最佳化提供理論依據與技術支持。項目資助發表文章20篇，其中SCI-4篇，EI-11篇，中文核心-5篇，發明專利-4項。培養碩士生6名，其中5名已取得碩士學位，1名在讀。項目投入經費83萬，支出80萬，各項支出基本與預算相符，剩餘經費計畫用於本項目後續支出。