微型燃气轮机燃烧室流场数值分析与试验研究
2021-10-09乔卿贝方传宇刘富强刘存喜
燃气轮机技术 2021年3期
乔卿贝,方传宇,穆 勇,3,刘富强,3,刘存喜,3,徐 纲,3
(1. 中国科学院工程热物理研究所,北京 100190;2. 中国科学院大学,北京 100190;3. 中国科学院轻型动力创新研究院,北京 100190)
微型燃气轮机体积小、质量轻、结构简单、单机功率大、推重比大,被广泛应用于航模及小型无人机。燃烧室作为燃气轮机的重要部件,其工作性能是制约整机特性的重要因素之一,直接关系到循环效率、涡轮出功及寿命、飞行升限等[1-2]。因此考察燃烧室的工作性能,对了解和指导燃烧室的结构设计和优化,具有重要意义。
由于微型燃气轮机结构尺寸微型化,其燃烧室与常规燃烧室相比,存在以下技术难点:1)燃烧室体积小,主燃区容积小,给火焰筒冷却和燃烧稳定造成不利影响;2)燃烧室长度短,气流停留时间短,容易造成燃烧不充分,同时增加了火焰筒出口温度的调节难度;3)燃烧室面容比较大,传热损失大大增加,容易造成燃烧室熄火;4)燃烧室尺寸小,流阻损失大[3-4]。因此,在有限的空间内,设计出高性能的微型燃气轮机燃烧室具有一定难度。
微型燃气轮机燃烧室通常采用的结构是蒸发管燃烧室。它结构简单,供油雾化压力低,适合与火焰筒主燃区气流结构相匹配。同时它与空气雾化喷嘴一样,能克服压力雾化喷嘴易出现的壁温高、冒烟以及排气污染严重等弊端。因此,直到今天,蒸发管供油方式仍在高性能发动机上采用,例如:英国罗罗公司与法国透博梅卡公司共同研制的RTM322小型涡轴发动机,英国罗罗公司研制的推重比8的RB199发动机,欧洲喷气涡轮公司研制的推重比10的EJ200发动机[5-6],等。……
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