Вивчення впливу кута розширення факела на стабільність горіння у камері згорання авіаційних двигунів
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-774X.2023.04.04Анотація
В роботі було використано всебічний числовий аналіз, щоб передбачити загальні температурні характеристики, викиди NO та коефіцієнт структури в кільцевій камері згоряння. Проведено дослідження вплив різних кутів спалаху (25°, 30°, 35°, 40°) подвійного осьового завихрювача в чотирьох окремих випадках із застосуванням методів обчислювальної гідродинаміки (CFD). Моделювання було проведено за допомогою ANSYS CFX, що включало хімічні процеси кінцевої швидкості та модель розсіювання вихрів для імітації горіння рідкого гасу (C12H23) з повітрям, зокрема з урахуванням випаровування крапель палива. Моделювання розпилювання, включно з розподілом крапель Розіна-Раммлера, було реалізовано, щоб зафіксувати складну динаміку горіння рідкого гасу. Процеси термічного та швидкого утворення оксиду азоту (NOx) проводилися з використанням K-епсилонної моделі для турбулентності в реалістичній кільцевій камері згоряння. Далі дослідження було спрямовано на представлення характерних особливостей і структури полум’я, демонструючи контурні графіки загальної температури та концентрації NO на виході з камери згоряння. Крім того, було проведено аналіз поперечного перерізу вздовж осі Х від центру інжектора камери згоряння, що супроводжувався діаграмами, які ілюструють відповідні тенденції вздовж вкладиша від центру інжектора. Це дослідження представляє двоетапну кінетичну схему згоряння гасу з повітрям, проливаючи світло на складні механізми, які лежать в основі процесу. Отримані дані вказують на те, що при зменшенні кута спалаху зменшується концентрація NO з відпрацьованими газами.
Посилання
Fuligno, L., Micheli D., Poloni C. (2009), “An Integrated Approach for Optimal Design of Micro Gas Turbine Com-bustors”, Journal of Thermal Science, vol. 18, pp. 173–184, https://doi.org/10.1007/s11630-009-0173-7.
World Bank Group (1998), “Nitrogen Oxides: Pollution Prevention and Control”, Pollution Prevention and Abatement Handbook: Toward Cleaner Production, no. 19128, pp. 245–249, ISBN 978-0-8213-3638-0, https://doi.org/10.1596/0-8213-3638-X.
Ding Guo-yu, He Xiao-min, JIANG Ping, Zhu Yi-xiao, Jin Yi (2017), “Effects of Flare Angle on Combustion Per-formance of a Triple Swirler Combustor”, Journal of Pro-pulsion Technology, no. 02, pp. 376–385, https://doi.org/10.13675/j.cnki.tjjs.2017.02.017.
Kumar, S., Chaudhuri, S., Basu, S. (2019), “On Effect of the Flare Angle on the Behaviour of the Flow Field of Twin-Radial Swirlers/High Shear Injector”, The American Society of Mechanical Engineers (ASME) : Gas Turbine India Conference, GTINDIA2019-2537, V002T04A014, 6 p, https://doi.org/10.1115/gtindia2019-2537.
Ayşe Bay, Fırat Kıyıcı, Mustafa Perçin (2022), “Effect of Flare Geometry on the Flow Field of Radial-Radial Swirl-ers”, The American Society of Mechanical Engineers (ASME) : Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air, GT2022-83234, V03BT04A047, 12 p, https://doi.org/10.1115/gt2022-83234.
ANSYS, Inc. (2015), ANSYS CFX-Solver Theory Guide, United states, Access mode: https://www.ansys.com/ (ac-cessed 12 December 2023).
Valachovic T. G. (1993), “Numerical predictions of idle power emissions from gas turbine combustors”, The American Society of Mechanical Engineers (ASME) : Tur-bo Expo: Power for Land, Sea, and Air, no. 93-GT-175, V03AT15A026, 7 p, https://doi.org/10.1115/93-GT-175.
Ghose, P., Datta, A., Ganguly, R., Mukhopadhyay, A., & Sen, S. (2017, “Modelling of Soot Formation in a Kero-sene Spray Flame”, Modeling and Simulation of Turbulent Combustion : Energy, Environment, and Sustainability, pp. 363–394, ISBN 978-981-10-7409-7, https://doi.org/10.1007/978-981-10-7410-3_12.
Hajivand, M., & Dolmatov, D. A. (2021), “Numerical Analysis of Kerosene Spray Combustion in Various Injec-tion Preparations and Emission Behaviour Assessment”, Collection of Scientific Papers of Admiral Makarov Na-tional University of Shipbuilding, no. 1(484), pp. 125–141, ISSN 2311-3405, https://doi.org/10.15589/znp2021.1(484).18.
