(5.5)--4.5.4加力燃烧室的工作原理-加力燃烧室的工作原理电子教材.pdf

第四章 燃烧室的工作原理与特性第五讲 加力燃烧室的工作原理4.5加力燃烧室的工作原理 现代的军用涡扇、涡喷发动机为了进一步在短时间内增大发动机的推力，大都采用复燃加力方案，因此要设置加力燃烧室，加力燃烧室已成为现代航空燃气涡轮喷气发动机的重要部件。加力燃烧室位于涡轮和尾喷管之间，工作时利用燃气流中的剩余氧气重新喷入燃油进行再次燃烧，进一步增大燃气温度和排气速度，从而增大发动机的推力。对于大部分发动机而言，复燃加力能较最大状态的推力可增加约50%，对于涡轮风扇发动机而言，可增加50%以上；而在高空、高速条件下加力时，推力可以增加12倍甚至更多。但增加推力是以较高的耗油率为代价的，且燃烧效率较低。据计算，加力时，推力增大50%，相应的燃油流量增加约 倍 。因此，加力燃烧室一 是在军用 机的 、 和 中 加速 短时的工作状态下 用。 于加力燃烧室 的位置和工作条件与 燃烧室相 较大的 ，因此加力燃烧室的工作 的一 特 。下 重 加力燃烧室的工作特 。4.5.加力燃烧室的工作条件对 的要4.5.1.1加力燃烧室工作条件的特 加力燃烧室的位置和作用了加力燃烧室工作条件的特 ， 特 是currency1 1“加力燃烧室进气流的温高、低、气流速度大。 加力燃烧室的进气流是fi排涡扇发动机fifl 涡喷发动机涡轮的燃气，因此较低，气流速度大，而温 燃烧室进的气流高。进温高对 燃烧 利，但气流速度大和低对 燃烧利，是在高空、低速的 行条件下，进更低。 2“进入加力燃烧室的气流是在 燃烧室中已”燃烧的燃气，因而氧量低，性成分增加，利于 的燃烧。 3“ 于加力燃烧室 可 喷管， 部件，因此气流温度多，因而余气 可以 较，一 为 0.22.1 。在 的性能 1 高的条件下，温度 *afT 可以 *4T 高 多，可 K2000 。 4“加力燃烧室是在发动机最大状态下 入工作的，在 行 内进气流速度和温度 量大，但进力的 较大。4.5.1.2 对加力燃烧室的要 对加力燃烧室性能的 要 燃烧室一 ，但据加力燃烧室工作条件的特 ，对 一 特的要currency1 “ 流 力。 于加力燃烧室内气流速度大，而且油、 置 部件在加力燃烧室工作时 较大的 力与 ，为了 高发动机的性能，要流 力 可能。 2“ 高燃烧效率， 低发动机的耗油率。 3“流 应 力、温度、速度 “，以 推力 。 4“ 和燃烧 性。 于加力燃烧室工作时喷管最 都是 于最大位置状态理 在第 章中 “，若 性能加力燃烧室熄， 对涡扇发动机双子涡喷发动机“的气机、风扇的 工作造成极为利的影响。5“防止振荡燃烧的发 。4.5.2 加力燃烧室的工作程加力燃烧室 扩 、油置、 置、 、加力筒 部件成，如图4-27 示。12 3 4 567810911 -加力电嘴；2-预燃室；3-加力喷嘴；4-波纹壁；5-管；6-加力筒壁；7-加力燃油管；8-内锥 ；9-预燃喷嘴；0-扩散段；-空气导管2图4-27 加力燃烧室结构简图加力燃烧室的工作程 currency1 “气流”扩 速加力燃烧室的扩 与 烧室的扩 在原理上是相 的，目的都是 高速气流 速增。在加力燃烧室的扩 中一 流支板，除 支承作用外 可对流向 的气流 流， 利于进气 。 2“油 大多 加力燃烧室用直流式喷嘴，即在喷油环上和喷油杆上布置许多孔作为喷嘴，喷射方向分为顺气流方向和逆气流方向，以 燃的分布更加fl理，燃与燃气fifl 更加充分、 ， 利于燃的蒸发和掺fi。 3“ 加力燃烧室的 与 燃烧室的 类似之 ，也是靠外加 源先 局部fifl气 燃，然再扩展到 空间。在加力燃烧室 ， 利的方 是气流温度高，但是气流速度大，力低，燃气中氧少都造成 困难。因此加力燃烧室的 是一 很重要的问题，也是衡量发动机性能的一 重要方 。 目 用的加力 方法 要 预燃室 、热射流 、催 和电嘴直接 四种。 预燃室 。预燃室 身实际上是一 燃烧室，预燃室工作，即喷一股能量较大的舌来 燃加力燃烧室中的fifl气。图4-27 示的 置即为预燃室。热射流 。在加力油的 时，在 燃烧室中部适位置量输入一股燃油。股燃油被高温燃气 燃成为一股能量强大的舌，穿涡轮，到 加力燃烧室， 加力燃烧室中的fifl气 燃。为了 可靠 见，一 在加力燃烧室再喷入一股燃油接力，如图4-28 示。种 方式结构简单，工作可靠，能获 良的高空 性能。但是， 于 的 动喷嘴 接力喷嘴 加力喷嘴图4-28 加力燃烧室热射流 示意图3量 节 来 油泵 节 回油加力控fl喷加力 节 最加力电磁活门燃油加力信号 来 喷加力 节 电离传感 离心喷嘴加力信号灯 燃烧室 高涡轮 低涡轮 加力燃烧室射流喷嘴空气交换 64228 35射流喷嘴离心喷嘴电离传感 图4-29 某涡扇发动机加力燃烧室热射流 控统简图“舌”要瞬时穿涡轮，因而对涡轮的热强度 一的要。图4-29 示的是某低涵 涡扇发动机的加力热射流 控统简图。该型发动机 于是双涵，内涵燃气与外涵空气”fifl fifl进人加力燃烧室，因此气流温度与单涵涡喷发动机相 大大的 低，增加了 的困难；而常用的预燃室式 方式 于预燃室 较大，增加了流动 ； 时， 于该型发动机的涡轮叶 采用了空心向单 叶 ，叶 的热 承能力大大增强，而且采用的是 为 次作用时间为 1.03.0 ，间 时间为 2.05.0 的 “， 以涡轮 较强的承能力。 对 ，该型发动机采用热射流 方式 了较的效 。4 分流 燃油进催 件图4-30 - 催 示意图 催 和电嘴 。催 是一种较新的 ，是靠 - 的 对流 的fifl气 电离现 ，进行催 作用， 进入 的fifl气 发 燃烧，于是 成的舌从 喷， 加力燃烧室中的fifl气 燃，如图 4-30 示。种 方法简单，效 也， 是在 用较 ， - 被油 ，fifl气被 ， 影响 的可靠性。发动机用的 是种 。 于电嘴 是用高能电嘴 的直接 ， 以要率 较大。进气嘴进气孔A向蒸发式 空气空气燃油油板A图4-32 蒸发式 4“ 燃烧 与 燃烧室工作一 ， 也是加力燃烧室的currency1问题。加力燃烧室中也是用“回流的方法来 的，机理与 燃烧室中的 fi5逆喷 fl喷 流1- ；2-回流 ；3-燃烧图4-31 V型 气流的分布 图4-33气动式 32c相 。常见的 是V ，如图4-31 示。种 成的回流的 和强度 燃烧室的。除此之外， 蒸发式 见图4-32“、气动式 见图4-33“ 。 一 的是 在2080代”成的 涡 ，与 的V 相 ， 力下 75% 80%，油 极大度扩展， 性能也 ，可 燃气流速度 V 高40% ，燃烧效率 高，在低温和低下能 原 的性能，已在某型涡喷发动机的加力燃烧室中 到实际应用。4.5.3 振荡燃烧 振荡燃烧是在气流中燃烧时气的一种 动现 ，是一种 燃烧， 率 很。振荡燃烧常常发 在加力燃烧室和 发动机的燃烧室中，而在 燃烧室的振荡燃烧现 是很少见的。图4-34 示的发动机燃烧室在 机 行 中可能现燃烧 性的。4.5.3.1振荡燃烧的类型 在加力燃烧室的燃烧程中，现燃气力 动现 是”常的，即 在常燃烧时，也 力 动，时 动的振较，一 力的 %2 。 的力 动，对加力燃烧室的工作 ， 常现 。但是，振 力的 %10 时， 了， 影响加力燃烧室的常工作，种 为振荡燃烧。 一 振荡燃烧 力 动 率可分为 类。 “高 振荡燃烧 力 动 率在 Hz3000300 之间，力振较大的振荡燃烧， 为高 振荡燃烧。 加力燃烧室现高 振荡燃烧时， ， 难， “ ”。高 振荡燃烧 然 至于 加力燃烧室熄，但可能 件 振，在较大的振动应力作用下而，也可能 筒 热而烧。2“中 振荡燃烧 力 动 率在 Hz30050 之间，力振较大的振荡燃烧， 为中 振荡燃烧。 加力燃烧室现中 振荡燃烧时，燃烧极 ， 重时熄。燃烧 发动机速 动，加力推力 ；也 筒 热。加力燃烧室筒 件可能被振 、振 ， 可能 喷管振。 3“间振荡燃烧6高空 速 发 低 燃烧aM低空大 发 高 燃烧H图4-34 行 中的 燃烧 是一种 率的振荡燃烧，也 振荡燃烧，燃烧程中现种现 时，波 短 ，在波上重 高 振的波动，力波振很大。种振荡燃烧 很大， 熄，重 筒 振 。4.5.3.2 振荡燃烧的原因 高、中 振荡燃烧是发 在加力燃烧室中的一种振荡程。实 ，在某一 统中， 振荡的发 和发展必须满足下 两 条件currency1第一，必须从外向统输入足够大的能量。里 说的足够大，一方 是指足以克服 止振荡的各因素粘性、流动 力“；另一方 ， 应能足以补偿 燃气排统 消耗的能量；第 ，为了 统的 振荡，必须 良的反馈，也 是说，外向统输入的能量随时间的 ，足以 统力的振荡， 且 应进而导致力振荡的增强。 对于加力燃烧室 特的统来说，如 具备了上 两 条件，也 振荡燃烧。在加力燃烧室中，第一 条件是存在的，足够大的能量的来源 是燃烧中的放热量。至于第 条件， 要据具 来分析。 究 ，高、中 振荡燃烧 于 振的 畴。 谓 振，是气流中 波振动的简 。据 波 的原理可知， 振与气 力的振动是 时发 的。在加力燃烧室中，气流始终存在 弱的 振，到 锋时， 锋的位置 状发 ，最终导致单位时间内放热量的 ，从而 加热量 动。如 加热量 动的 率和相位与 振某种振型的 率和相位相 相， 发 共振， 力振增大。 然而，更 要的反馈来源于燃气的速度和力 动。来 涡轮的燃气，速度和力具 强烈的 动。气流速度的 动 缘上的一儿中 ，一儿复燃； 时， fifl气一儿油，一儿富油。 都给燃烧程的 性带来的影响，因而 是 能量反馈的重要因素。力 动是能量反馈的又一 重要因素。 于加力燃烧室中的baf 较， baf 进一步 和涡轮的燃气力 高时， 锋给的能量大大增加， 3.12.1baf 时， 锋给的能量大于消耗的能量， 振的振 增大到险，从而现振荡燃烧。至于振荡燃烧 高 是中 ，fi 加力燃烧室的 振特性 。 间振荡燃烧又 放炮“，多 发 在临富油熄油熄“之 。在fifl气 较富油的 下， 局部的fifl气的余气 可能接 富油极而 爆燃，振灭；团fifl气团排， 局部的fifl气余气 又暂时恢复常，重新 。但又接 现富油fifl气团，再爆燃，再次振灭，如此重复，现放炮现 。以，如再增加油量， 很快 到富油熄极。 格说，放炮是一种 振荡燃烧现 。 是油气fifl气团的爆燃 的 规 的 ，而 振荡 是 一的 率和振的 振。 者 多少相似之 。4.5.3.3 防止振荡燃烧的措施 上 的分析可知，间振荡燃烧是在fifl气接富油油极的 下发 的，一 7 于 振振荡燃烧，因此， 法从构造上采 措施来预防。在 用中，注意 用 ，要 加力燃烧室在富油 油 “工作。下 要 在构造上防止 振振荡燃烧采 的措施。为了防止 振振荡燃烧的发 ，从原理上讲， 要应从两方 手currency1一方 应 量 振振源的能量；另一方 增加振动 尼， 振荡的能量逐渐 ，振也随 ， 可以防止振荡燃烧的 和发展。构造上采 的措施，很难 格分哪 是为了 振振源能量，哪 是为了增加 尼振动的。大致可以分如下currency1 “ 振振源能量采 的措施 燃喷嘴沿轴向错开排列，一部分加力喷嘴在。 ，力波的 便 时作用在 的加力喷嘴上，油量也 发 较大的 ，大大削弱了加热量的 动。另外，即 发 油量的 动， 于错开排列， 两油量的 动 一的相位 ，也 利于削弱加热量的 动。 采用流量较的加力喷嘴，增加加力喷嘴的 目。 ，可以 燃分布 的程度，从而防止 放炮现 。 2“增加 尼采 的措施 两 两 以上的 ，沿轴向 错开安。 ，fifl气的余气 而 振荡燃烧时，可以 一 的fifl气油，另一 的fifl气富油，从而造成一 加热量的 动对另一 加热量的 动 尼作用。在加力燃烧室内安防振屏，如图4-35 示。在防振屏内是参与燃烧的燃气，温度高， 速大即 波的传播速度大“，纵向谐振 率高；在防振屏外，是未参与燃烧的燃气，此 的温度低， 速，纵向谐振 率低，两种谐振 率 的 波，可互相干扰；防振屏上开 一 孔可加强防振屏内、外 波的干扰，以削弱振荡能量和力振。此外， 防振屏做成波纹 ， 在高振荡燃烧时，横向振型和径向振型 的力波从防振屏 的部位反射回来也相互干扰，种相互干扰也大大削弱了高 振荡燃烧的 的振，从而可以防止振荡燃烧。4.6燃烧室的目 耐热fl金镍 、钴 “的耐热温度约为1010C，低于燃烧室的工作温度，特别是远远低于燃烧的温度。即 目 已 用的 复fl的工作温度极也 是1400C，而现在究的 复fl的 用 也 16502000C。通常认为燃烧室8图4-35 加力燃烧室中的防振屏防振屏筒壁 温度应 的耐热温度低100200K，燃烧室的工作 是安fi的。因此，论是 燃烧室， 是加力燃烧室都应对壁 进行， 燃烧室的壁 温度低于壁 的耐热温度。 们知， 高发动机性能的 效途径是 高涡轮 的燃气温度 *4T 和气机的增 c 。从20 50 代到 90 代，短短40多间涡轮 燃气温度*4T 从1200K增加到1800K，大约以每15C 的速率在 高。气机增 c 从5增大到25，增加5倍。推重 4增大到10。据预测，再10多， c 约为30，增加 多。但涡轮 燃气温度*4T 到2400K，增加600C，相于接 40的增加量。届时，推重 可 到1520。对于燃烧室来说，随 发动机性能的 高，意味 参与燃烧的空气流量增大， 在燃烧室内接于 学恰 燃烧，因而参与与掺fi的空气流量 少，图 4-36 示的是燃烧室温 与可筒壁 的空气量的currency1曲。 时，气机即燃烧室进的空气温度 *3T 高，空气的能力 低，图 4-37给的是 *3T 高与 需空气量的currency1曲。 都 燃烧室的工作环境 越来越恶劣，也给燃烧室的 了更高的要。0.30.40.50.2700 800 900 1000 1100 1200 KTT /34 )/( 0 aqq可筒壁 的气量相对“图4-36燃烧室温 *3*4 TT “与可空气量的currency1曲2.01.81.61.41.21.0700 800 900 1000 1100 KT /39图4-37燃烧室进温度 *3T 与 需空气量的currency1曲4.6. 燃烧室的 燃烧室的方式 要 currency1气膜、对流 击“和发散。的多种方式是在上 种 方式的 础上复fl而成的。如复fl气膜是对流、 击气膜的fl 式“、多孔层板发散是强对流、多孔发散的fl方式“、分块瓦块式筒是筒结构的进加上先进 “以复fl 热涂层采用耐高温 涂层“ 。B-BBB(a)(b)(c)ccC-C(d)S(a)“搓板”式；(b) 用型 环；(c) 用环 缝； (d) 波纹板式图4-38气膜结构原理示意图气膜是现代燃烧室中采用最普遍的一种方式，原理是气流从气膜孔进入，贴 筒内壁 流动，在筒壁 的燃气fl 成气膜， 高温燃气与壁 离，以 到护筒壁 的目的，具 结构 式如图4-38 示。种结构的特 是结构简单，重量 ，耗10 流x剂图4-39 对流结构原理示意图气量 对流稍少，效率 对流稍高。对流的原理是气流通对流换热带走筒壁 的热量，热气流掺fi，结构 式如图4-39 示。特 是结构简单散热 式加工量大，重量重“，耗气量多，效率很低。发散是一种最理想的方式， 的原理是气流从燃烧室壁 上的许多发汗孔流入燃烧室，在内壁 成贴壁“空气毯”， 离高温燃气与内壁 的对流换热， 通空气与壁 内部带走热量，实施对燃烧室壁 的护，该结构的 式如图4-40 示。特 是壁温分布 ，耗气量少，效率高，但孔 堵，加工量大。此外， 一 先进的结构 式，多孔层板发散结构是中的一种， 较典型是 和 结构见图4-41“，原理是空气从筒 股通” 规 分布的孔流入，然在下层板上的 中 之间流动，再”该层板的孔进入下层的通，直至从最下层的 一规 排布的孔流，在燃气fl壁 成气膜层，该结构的换热 理 型如图4-42 示。另一种是 壁结构，一种似于发散壁的新型fi气膜 壁结构方案。该结构是 一剂孔 离层 度 格 度 度格间 ( 排列)中间层热fl层孔径第 层第 层第一层(b)(a)图4-41 多孔层板结构原理示意图度 mma 53 “、 度 mm6.09.0 “的高温fl金条 而成的， 在 程中 然 成许多分布 的方 孔，具 结构和 式如图4-43 示。该结构的11高温燃气剂图4-40发散结构原理示意图机理是 股通流来的空气从 成的孔进入，与孔fl 对流换热，带走对流对流对流ch1wT2wTCT2CTghih 内部对流对机 的 射来 的 射燃气环 击 gT1CT a 4-42多孔层板结构换热示意图 图4-43 壁结构原理示意图图 热量， 在内 成 气毯，从而对内壁 实施更 效的护，该结构的换热 型如图4-44 示。计算与对 实 究 ，该结构能节 空气量20% ，壁温 低200K ，且轴向分布较原型 、温度 度较。在 壁结构的 础上，结fl 击、对流， 构 了一种新的结构 燃烧室新型 复fl结构。分块式筒，又 壁式筒是为满足高性能发动机燃烧室的高工作温度、低排放、少空气量和工作要而最新发展的一种先进 逆向 行流壁 “和新筒结构相结fl的新型部件 。对流换热1wT2R向外壁的 射通 2C1R 1CLK RK0Q对流换热燃气热 射 高温燃烧导热 aQ内部换热gT2wTanT图4-44 壁筒换热 型示意图4.6.2加力燃烧室的 于加力燃烧室内燃气的温度远远 壁 金 能许的温度，因此，加力燃烧室也需要，方式与 燃烧室相似， 要currency1靠气膜。加力燃烧室工作时，空气沿 热屏与加力燃烧室 之间的波纹气流动，对加力燃烧室 实施。4.7 先进燃烧室 应用 是 于航空燃气涡轮发动机燃烧室 的 “ 向 发展与应用，从而 燃烧室12的设计能够适应航空燃气涡轮发动机发展的需要。进人2090代，航空燃气涡轮发动机燃烧室的设计 要 临的 现在currency1进一步 高燃烧室性能；究和采用先进的燃烧室设计方法和先进的与燃烧 ； 少排气 以 用低成 适应性强的新燃。4.7.高性能燃烧室 的究与发展 为满足21先进 机的性能要，必须发展更先进的发动机。2080代以来，航空发动机的工作 要中在currency1进一步 高各部件的性能，扩大发动机的 工作 ， 少 、件 目， 高发动机工作的可靠性，fi发动机的， 高发动机的推重 ， 低耗油率 。为此，fl分别推了“高效节能发动机( 3E )计 ”和“fl高性能涡轮发动机 IHPTET“计 。中IHPTET计 的目 是currency1到21” 发动机推重 高一倍，推推重 为1520的新一代发动机，耗油率下 40。要实现一目 ，燃烧室的设计究 临 重大的 。 知， 高发动机推重 的最 效途径之一是 高发动机的单位推力，而 高发动机单位推力的 效法 是 高涡轮 燃气温度即燃烧室温度“ *4T 。图4-45 示的为单位推力与 *4T 的currency1， 推重 到1520，发动机的单位推力应 到120150。在 的50多间， *4T 从的1000K发展到的1800K， 的发动机的 *4T 甚至已高 2000 K以上，大约 以每15C 的速率在 高。以 的先进的部件设计 计，涵 加力涡扇发动机的涡轮 温度应在2300K ，相应的燃烧室温 T 约为14001500K。相于燃油是在接 学恰 的fi气条件下燃烧，气量的 用 到了最低。随 发动机性能的 高，对于 燃烧室而言， 要 一是进的气流 3M 较大的增加， 是燃烧室的温度 很大的 高，即高温 。为实现一目 ，燃烧室 要 以下发展”。 1“新的筒。重 是能承更高温度 时又 需很少空气量，而且量 的。一 认为推重 10 高到20，70要靠 发动机的量来成，余30靠大度 少空气量和 高燃烧室温度来。可见， 性的发展和与相适13图4-45 单位推力与涡轮 的currency1曲1501401301800 2000 2200 2400涡轮 温度 KT /*4单位推力应的结构设计的 新，推重 高到20是可能的。筒耐热问题，一方 是“进已 的先进方式发展新的结构；另一方 是要和采用新的耐高温。具 耐高温、强度高而量 特性的 复fl 是实现高性能、空气量极少的燃烧室的 要结构的之一。目 复fl的 用温度极是1400C，现在究能在16502000C下 用的 复fl。能在极高温度下工作的最 的是增强-复fl，种在高温下 很高的强度， 用温度极 2200C以上。2“先进的燃烧室结构。在燃烧室结构方 ，要燃烧性能，又要结构量 ，用气量少，热强度高。除了传统的气膜式机加工筒外，目 已”采用在的先进结构 currency1双层壁燃烧室，壁式燃烧室瓦 式燃烧室，多孔壁式燃烧室，目的在于 高燃烧室的性能和 筒壁 的热应力。 a双层壁燃烧室。种燃烧室内壁承热 ，外壁与内壁 承力 。究 ，采用多孔双层板结构的燃烧室，燃烧充分、效率高，而气量可下 分之 。 b壁式燃烧室。筒 许多段与 热环接而成。环段 一 对流换热 环， 缝 成 热气膜。种结构 需空气量较少，增加了参于燃烧的空气量， 普通机加工的筒两倍。目 已在V2500 发动机上采用。 c高温 多孔型燃烧室。采用种燃烧室可大度 低造成 ， 量， 少气量， 耐 性。GE90和F120发动机都采用了多孔筒，利用对流和传导换热进效率， 可 低筒的量 30。3“采用先进的设计 。设计实现接 学恰 燃烧的燃烧室， 进人燃烧室的空气 fi部用于燃烧， 下极少量的空气用于和掺fi，以 到 要的温度分布。种高性能燃烧室的设计需要 很的喷油 ，fl适的部气流 恰的部气量、和掺fi气量分 。目 用和在发展的先进燃烧室设计 要 种，一种是带双流的先进空气 喷嘴带流的预fi喷嘴燃烧室。部采用强流气流来加强fifl与预fi，以获 高的燃烧效率和良的fifl。另一种是采用蒸发管的部回流燃烧室，燃烧效率高，温度分布 。再一种是采用多 喷射、多燃烧的先进燃烧设计，部分、分 燃烧，如 GE90、F120的双环 燃烧室，如图4-46 示。燃烧室的特 是外 富油工作，量 1.5，高油气 ，气流速度低，高空 ， 动特性和熄 都；内 采 14图4-46 GE90的双环 燃烧室多孔筒油工作，量 0.5，高流速，燃烧 时间短。 与 航 段，内、外 共 工作。种燃烧室在发动机中已 到成应用。以上的 种先进燃烧室设计 接 学恰 的燃烧室 一段 离。高性能的燃烧室 承 现代燃烧室的成” ，采用先进的空气 喷嘴、强流和高 流度的燃烧 以一 currency1 。 较先进的发动机上已”采用了短环 燃烧室，进一步 短燃烧室度的 力已”大。 要 临的问题是如 扩大 工作 ， 在各种工作条件下都具 良的温度 和 少排放 。 然 燃烧室要接 学恰 设计，涡轮 燃气温度已接理想燃烧温度， 燃烧室中氧气 用 剩多“，但代先进的 击机 用的发动机 都是fifl排气涡扇发动机，而且都带加力燃烧室， 于外涵fi是新 空气，因此可 复燃加力燃烧。加力燃烧室 中，采用发汗加力燃烧室 筒，可以大大效 ；采用新的耐高温，如 用 复fl做加力筒 ，可以耐2500K高温，可以 少气量fi， 的空气都参于燃烧；采用 、喷油置一 ，喷油、 最 。采用新的先进的 与新的先进的喷油置对进燃烧性能 重要作用，可以 少 、增加 性、 高燃烧效率。4.7.2 先进的燃烧室设计方法和先进的燃烧 先进的燃烧室，除必须采用先进的 原理外， 要 先进的设计方法。要实现先进的 原理， 可行性，如 单 靠各种 型实 实 ，者加上 ” 方法来进行 放大设计，要大量人力、金和时间，而且很难到最 设计工 。 2070代”以来的30多间， 于计算机 和计算流 力学、计算传热学计算燃烧学的快速发展， 成了 流两相流动和燃烧的 一 门的分支学 。应用一学 的成 ，可以实现燃烧室内复 的 流两相流动和燃烧的计算机 。计算机 指的是 的多 ，即“各种 方程 型，用 性 分方程的方法，给一 状的燃烧室内在一进参 下燃烧时的气相速度 、温度 、分度 、力 、两相 流特性、壁 热流、 排放量的分布，以 燃烧性能，如熄特性和燃烧效率随 状进参 的 。种 可以给 放大设计 需的 量信息，而传统的 ” 的 搅拌反应 “、一 推流反应 “ 加一 的板块式 能给性 据。目 态流 的 已”可以 代 少大量的水 气 态实 。上一 家都以较大的 力量来究fl理而”济的 流两相流动， 流气相燃烧两相燃烧的 理沦、方法和程序， 方程 型、”济而fl理的 法以大型程序软件， 力争 大型程序的 试和计算能在中型、型计算机工作站上实现。 中首先碰到的问题是 流流动的 。 流是流 力学中的难题，目 在理论上 很多问题尚未 到，然而工程上要必须 问题。为了 流燃烧，已” 了多种燃烧 型，如快速反应 型、多 量输运方程的MonteCarlo 、性涡 型LED“、层流 型和CMCConditional Moment Closure“ 型 。15对 用燃的航空燃气涡轮发动机而言， 流两相流动的 是另一 重要问题 。2080代”对燃、空气两相流曾 用单流 滑移 型，80代以大量究和应用了轨 型，以应用 流 “ “ 型者两相流的多流 型。目 在发展预测喷嘴性能的”始 型。在 反应的 流两相流中，如气相 流燃烧以 的 成， 流和气相反应的相互作用支 与燃烧放热，反来也影响热态流 特征。因此对 复 反应的 流两相流的 ，在寻更fl理的 理方法和 型。要发展先进燃烧室的计算机 ， 之成为可靠的设计工具， 必须 先进的燃烧 与之 fl，发展 重要。为了弄清楚燃烧室中发 的实际燃烧程， 要发展能测燃烧室中速度、力、温度、 学分度和参 量 流 动量的先进 方法。 论在先进燃烧室的中，是在 理 型的“与发展中，燃烧 都 currency1的作用。 管常规的测试 需要发展和应用，但各种接触式 测量 是发展先进燃烧 的 。目 多普勒仪LDV“在内外已较普遍用于燃烧室内“流”高温 流反应流中时 速度和 动速度的测量。颗粒图像测速仪P1V“可以用摄像方法 到 图像，可一次 瞬时fi 的速度、粒径度信息。来已和 可以 时测量空间各 气相颗粒的时 速度 、 动速度、粒径分布和颗粒度分布的 相位多普勒仪PDPA“， 获 的信息要 尔文仪丰富 多。多 fi息摄影 可以测量 空间的滴 和位移分布滴速度分布， 可以用来究两相燃烧程。燃烧室内燃气温度和各种 学分度的时 量 动相currency1量的分布，可以靠 拉曼散射 诱导萤 LIF“ 测量。目 ，相干反托克拉曼散射CARS“ 到特别重视，因为 的信号强、信噪 高，可以广泛用于各种燃烧置的测量。为了更先进的燃烧室，必须把燃烧程的实 究、理论究、 者 机结fl 来， 设计方法， 采用先进的燃烧 ， 能实现燃烧室 的重大。16附 表 焓值表)K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I )K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I273.16280288.16290298.16300310320330340350360370380390400410420430440450460470480490500510520530540550560570580590600610620630273.27280.14288.80290.19298.39300.24310.28320.33330.42340.51350.5l360.61370.70380.79390.92401.05411.14421.32431.53441.67451.88462.10472.31482.61492.87503.17513.47523.77534.11544.28554.88565.30575.69586.19596.62607.09617.64628.19638.78413.66426.84442.67446.27462.18465.57485.54505.60525.95546.42567.18588.20609.72631.07653.06675.04697.56720.30743.03766.18789.34812.91836.48860.18884.04908.16932.36956.68981.431006.251031.211056.331081.581107.071132.531158.401184.241210.371236.61640650660670680690700710720730740750760770780790800810820830840850860870880890900910920930940950960970980990100010101020649.33660.17670.60681.28691.99702.71713.43724.23735.03745.88756.72767.57778.45789.38800.30811.23822.20833.21844.18855.19866.24877.26888.40899.50910.63921.81932.99944.16955.39966.61977.62989.131000.441011.741023.131034.471045.861057.291068.721263.161289.871316.621343.591370.761398.181425.771453.201480.831508.671536.721564.941592.911621.051649.351677.861706.541735.181764.021793.081822.261851.651881.1719l0.901940.791970.852001.122031.432061.962092.642123.502154.532185.502216.662248.022279.502311.202342.682374.3317)K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I )K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I18103010401050l0601070108010901l0011l0112011301140115011601170118011901200121012201230124012501260127012801290130013101320133013401350136013701380139014001080.191091.671103.181114.691126.251137.851149.441161.041172.681184.321196.001207.681219.401231.091242.811254.571266.341278.101289.781301.471313.191324.9l1336.631348.441360.251372.101383.941395.841407.731419.621431.551443.531455.501467.431479.361491.341503.311515.332406.152438.142470.342502.402534.603567.012599.582632.282664.852697.592730.462763.502796.702830.152863.772897.522931.432967.602999.593033.803068.213102.753137.463172.043206.753241.633276.673311.843346.883382.143417.473452.983488.653524.243559.993595.873631.923668.1014201430144014501460147014801490150015l015201530154015501560157015801590160016101620163016401650166016701680169017001710172017301740175017601770178017901539.231551.251563.221575.281587.171599.111611.041623.011634.991647.251659.811671.831684.141696.491708.761920.821733.041745.221757.451769.671781.901794.131806.391818.661830.881843.151855.421867.731880.041892.311904.571916.931929.281941.631953.941966.291978.641990.993740.533776.953813.503850.223886.823923.533960.383997.434034.534071.294108.214145.224182.404219.714256.934294.324331.834369.724407.194444.924482.764520.744558.844597.064635.294673.684712.164750.764789.494827.804666.324904.884943.564982.425000.945059.585098.355137.25191410 1527.26 3704.23 1800 2003.34 5176.2220)K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I )K(T )kJ/kg(*i )kJ/kg(I18l018201830184018501860187018801890190019101920193019401950196019701980199020002010202020302040205020602070208020902100211021202130214021502015.732028.082040.482052.872065.262077.702090.132102.572115.002127.482139.872152.312164.742177.182189.652202.132214.602227.082239.562252.082264.562277.032289.552302.032314.552327.062339.582352.142364.702377.262389.532402.222412.182427.212439.735215.125252.805293.165332.395371.705410.815450.005489.355528.755568.325608.015652.015688.145727.835767.995807.805847.705887.735927.845968.076008.106048.216080.406128.726169.176209.156249.306289.496329.816370.216510.376450.606490.926531.376571.89220022102220223022402250226022702280229023002310232023302340235023602370238023902400241024202430244024502460247024802490250025102520253025402502.622515.262527.902540.552553.242565.922578.602591.342604.062616.792629.562643.332655.062667.832680.642693.412706.142718.862731.632744.402757.172769.782782.382794.982807.632820.232832.9l2845.602858.242870.972883.662896.432909.152921.962934.746775.126816.616858.196899.896941.716983.5870