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双级轴向旋流器设计参数对燃烧室点火性能影响规律

王金铎 惠鑫 武济泓 蒋尧 林宇震

王金铎, 惠鑫, 武济泓, 等. 双级轴向旋流器设计参数对燃烧室点火性能影响规律[J]. 航空动力学报, 2022, 37(11):2544-2552 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220296
引用本文: 王金铎, 惠鑫, 武济泓, 等. 双级轴向旋流器设计参数对燃烧室点火性能影响规律[J]. 航空动力学报, 2022, 37(11):2544-2552 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220296
WANG Jinduo, HUI Xin, WU Jihong, et al. Effects of design parameters of two-stage axial swirler on combustor ignition performance[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(11):2544-2552 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220296
Citation: WANG Jinduo, HUI Xin, WU Jihong, et al. Effects of design parameters of two-stage axial swirler on combustor ignition performance[J]. Journal of Aerospace Power, 2022, 37(11):2544-2552 doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220296

双级轴向旋流器设计参数对燃烧室点火性能影响规律

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20220296
基金项目: 中国航空发动机集团产学研合作项目(HFZL2021CXY003)
详细信息
    作者简介:

    王金铎(1995-),男,博士生,主要从事航空燃料燃烧特性与燃烧室性能研究

    通讯作者:

    惠鑫(1982-),男,副教授、博士生导师,博士,主要从事航空能源与动力技术研究。E-mail:huixin@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V231.3

Effects of design parameters of two-stage axial swirler on combustor ignition performance

  • 摘要:

    为有效提升航空发动机燃烧室点火性能,以双级轴向旋流器为研究对象,采用三种气动结构参数为设计变量,开展了旋流器优化设计与燃烧室点火性能研究。研究通过试验测量了不同旋流器匹配的单头部燃烧室地面点火与模拟高空点火油气比,获得了旋流器气动结构参数与燃烧室点火性能之间的关联。研究结果表明:在保持总有效面积和内旋流数不变条件下,外旋流数从1.77增加至2.15时,燃烧室点火性能呈现先降低后升高的趋势,较小外旋流数点火特性更佳;内外有效面积比对高空低压工况燃烧室点火性能影响显著,在比值为3∶7时点火特性最佳。在保持其他结构参数不变条件下,文氏管喉道半径对燃烧室高空点火性能影响显著,喉道半径为8 mm时具有较好点火特性。

     

  • 图 1  双级轴向旋流器

    Figure 1.  Two-stage axial swirlers

    图 2  常压和高空点火试验系统

    Figure 2.  Ground and high-altitude ignition test system

    图 3  点火过程

    Figure 3.  Processes of ignition

    图 4  典型工况点火细节图

    Figure 4.  Ignition details under typical working conditions

    图 5  1#, 2#, 3#旋流器在不同进气压力下点火边界

    Figure 5.  Ignition boundaries of swirlers 1#, 2#, 3# under different inlet pressures

    图 6  1#, 2#, 3#旋流器在相同进气压力下点火边界

    Figure 6.  Ignition boundaries of swirlers 1#, 2#, 3# under same inlet pressure

    图 7  #2, #4, #5旋流器在不同进气压力下点火边界

    Figure 7.  Ignition boundaries of swirlers #2, #4, #5 under different inlet pressures

    图 8  #2, #4, #5旋流器在相同进气压力下点火边界

    Figure 8.  Ignition boundaries of swirlers #2, #4, #5 under same inlet pressure

    图 9  2#, 6#, 7#旋流器在不同进气压力下点火边界

    Figure 9.  Ignition boundaries of swirlers 2#, 6#, 7# under different inlet pressures

    图 10  2#, 6#, 7#旋流器在相同进气压力下点火边界

    Figure 10.  Ignition boundaries of swirlers 2#, 6#, 7# under same inlet pressure

    表  1  双级轴向旋流器设计方案

    Table  1.   Configurations of two-stage axial swirlers

    系列方案外旋流数
    So
    内外旋流器有效
    面积比Acd1Acd2
    喉道半径
    r/mm
    1#1.775∶58
    2#1.975∶58
    3#2.155∶58
    4#1.813∶78
    5#1.974∶68
    2#1.975∶58
    6#1.929∶107
    2#1.975∶58
    7#1.9011∶109
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    表  2  测量参数与精度

    Table  2.   Measurement parameters and accuracy

    测量参数精度
    p3/Pa±0.2%
    p4/Pa±0.2%
    T3/K±1
    $ {\dot m_{\text{a}}} $ /(g/s)±0.5%
    $ {\dot m_{\text{f}}} $/(g/s)±0.2%
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    表  3  试验工况

    Table  3.   Test conditions

    工况p3/kPa(Δp3-4/p3)/%T3/K
    常压1011~5293
    高空80
    55
    35
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  • 收稿日期:  2022-05-01
  • 网络出版日期:  2022-09-15

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