燃?xì)廨啓C(jī)濕壓縮性能與水滴運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)廣泛應(yīng)用于動(dòng)力和能源行業(yè)，其壓氣機(jī)耗功通常會(huì)占到燃機(jī)渦輪膨脹功的1/2-2/3，因此降低壓氣機(jī)耗功成為提高燃機(jī)輸出功的最有效措施之一。燃?xì)廨啓C(jī)濕壓縮近年來(lái)受到關(guān)注，因?yàn)闈駢嚎s不但可以通過(guò)壓氣機(jī)蒸發(fā)內(nèi)冷降低壓縮功，大幅增加燃機(jī)功率輸出，而且可以提高熱效率，是效費(fèi)比較高的技術(shù)。同時(shí)，濕壓縮還可以有效抑制燃燒室內(nèi)NOx生成，降低燃機(jī)污染物的排放。因此，本文利用數(shù)值模擬方法對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)濕壓縮過(guò)程的機(jī)理展開(kāi)深入的研究。
　　 壓氣機(jī)

2、濕壓縮過(guò)程是包含水滴蒸發(fā)相變的復(fù)雜兩相流動(dòng)，水滴顆粒的運(yùn)動(dòng)和蒸發(fā)過(guò)程是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。為此，論文首先對(duì)壓氣機(jī)內(nèi)水滴的氣動(dòng)破碎和水滴/葉片撞擊行為進(jìn)行了研究?；贐ai和Gossman噴霧撞壁理論，分析了水滴撞擊葉片可能發(fā)生的形態(tài)，根據(jù)撞擊情況分為粘附、反彈、鋪展和噴濺，并且按照壓氣機(jī)內(nèi)流動(dòng)特點(diǎn)，論證了水滴撞擊葉片后主要發(fā)生鋪展和噴濺兩種類(lèi)型。然后結(jié)合跨音速靜葉柵的濕壓縮試驗(yàn)，提出了壓氣機(jī)濕壓縮水滴撞擊破碎模型，并將其嵌入濕壓縮數(shù)值模擬中

3、，有效提高了軟件濕壓縮數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。本文還從數(shù)值模擬和理論方面分析了濕壓縮壓氣機(jī)葉柵具有較大相間滑移的水膜從動(dòng)、靜葉尾緣的脫落和破碎。
　　 本文利用所建立的模型，研究和分析了多級(jí)軸流壓氣機(jī)濕壓縮過(guò)程。給出了多級(jí)壓氣機(jī)內(nèi)不同直徑水滴的破碎和徑向遷移規(guī)律。并分析了多級(jí)壓氣機(jī)濕壓縮特性，多級(jí)壓氣機(jī)濕壓縮過(guò)程的流量變化特點(diǎn)和負(fù)荷分配特點(diǎn)。
　　 濕壓縮效應(yīng)不僅體現(xiàn)在壓縮過(guò)程，還會(huì)影響到燃燒過(guò)程和排放，以及通過(guò)工質(zhì)質(zhì)量流量和

4、成分變化增加渦輪輸出功。因此，本文在一臺(tái)小型渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了整機(jī)數(shù)值模擬，研究了濕壓縮條件下燃?xì)廨啓C(jī)整體性能、部件性能，以及燃燒室內(nèi)污染物生成和排放。在保持比油耗不變條件下，得出了不同直徑噴霧顆粒在壓氣機(jī)及燃燒室內(nèi)的蒸發(fā)量，及其濕壓縮對(duì)燃機(jī)整機(jī)性能的影響。并且給出了濕壓縮多級(jí)壓氣機(jī)體積流量變化趨勢(shì)及動(dòng)葉片負(fù)荷的變化規(guī)律，分析了濕壓縮對(duì)壓氣機(jī)流動(dòng)分離的影響機(jī)理。最后，研究了濕壓縮對(duì)燃燒室主要污染物NO和CO生成和排放的影響，并建立了NO