研究和开发

研发提高航空发动机内液体燃料雾化与燃料空气混合物燃烧效率技术

软件 ANSYS/CFX
项目期间 2014-2017 年

该项目在联邦目标计划1.3 «2014至2020年俄罗斯科技综合体发展优先方向研发»框架内进行了。

«航空发动机 - 联合发动机制造集团公司»设计局 (属于联合发动机制造集团公司)作为CompMechLab®集团公司的工业伙伴。

本设计局专门开发航空燃气轮机以及工业燃机装置与航空工艺学发电站。

圣彼得堡彼得大帝理工大学计算机工程中心(CompMechLab®)专家该项目框架内执行下列关键任务:

  • 在喷嘴与喷嘴模块各种结构性能情况下燃料雾化过程数值模拟
  • 为证实基本假设在模型燃烧室里燃料燃烧过程的数值模拟

CompMechLab®专家在工作中进行了考虑到给燃料单极电荷燃料雾化原理的研究。发生的电场改善喷嘴口端上油膜分成液滴的过程。他们基于多相介质的流体动力任务模拟进行了多方案的研究。

此外,在工作中进行了雾化性质对单独结构部件的动作的关系分析

模型参数

范围

计算范围三分之一

网格数

~ 170 百万个(全范围总计510 百万个网格)

湍流模型

湍流DES模型, 两态介质

«理工大学»超级计算机中心

核心数

1960核

过程时间

0.0025 秒

计算时间

~ 72小时

 

基于VOF方法的液膜初次喷洒模拟

喷嘴口端的液滴初次分布

基于拉格朗日粒子方法的液滴第二次喷洒模拟

 
模拟结果的验证试验显示液滴质量分数的分布与喷嘴口端的液滴截面直径。计算结果与试验结果显示高度的重合。不大的区别是模型简化引起的,那些简化不影响综合关系。

 
根据已得数据,进行了五个燃烧器的试验燃烧室的数值模拟(考虑到燃烧室结构特点):
  • 考虑涡流器几何形状的喷油嘴
  • 氧化剂供给初级和次级管道;
  • 冷却孔,冷却管道;
  • 燃料供给系统.

模拟理工大学»超级计算机中心)

计算核心数

1960核

计算时间

~ 3 小时

数值模型网格数

152百万个

 

速度范围

温度范围

«联合发动机制造集团公司----航空发动机»设计局研究了该三年项目结果得到的开发以及进行了验证试验。

该项目结果是新工艺的问世,技术诀窍与全新的机器----这种喷嘴模块是在俄罗斯初次开发的。

此外,上述项目结果有生态意义:使用这种技术设计出的航空发动机显示更高的燃料燃烧指数。因此,可以降低空气中的污染物排放量。