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燃烧科学与技术
JournalofCombustionScienceandTechnology
2021,27(4):434-442
DOI10.11715/rskxjs.R202009012
双旋流模型燃烧室高温区演化分析
高东硕,金捷,沈硕,李敏,曾家,王方
(北京航空航天大学能源与动力工程学院仿真研究中心,北京100191)
摘要:针对旋流火焰高温区演化问题,使用基于LES-TPDF方法的AECSC两相湍流燃烧程序,模拟径向双旋
流模型燃烧室GTMC流场.将温度高于1700K的区域定义为高温区,并将高温区绕中心旋转一圈的时间定义为
一个周期,分析在轴向位置Y/D在0~5的范围内燃烧室流场中局部高温区的演化.研究发现流场剪切层附近存
在低频率大尺度的旋涡结构(进动涡核PVC),PVC使附近的流体出现进动特征,促进燃烧和放热.在轴向位置
Y/D在0~5范围内,筛选出的高温区域在空间上处于同一个大尺度流动结构中,因此在垂直轴向的不同截面上
高温区变化频率均在1000~2500Hz,且与进动涡核变化频率近似.综上说明PVC导致燃烧场出现不稳定性,
影响高温区形成和演化.
关键词:大涡模拟;AECSC程序;旋流;局部高温区;进动涡核
中图分类号:TK16文献标志码:A文章编号:1006-8740(2021)04-0434-09
EvolutionAnalysisofHighTemperatureZonesina
Double-SwirledModelCombustor
GaoDongshuo,JinJie,ShenShuo,LiMin,ZengJia,WangFang
(SimulationResearchCenter,SchoolofEnergyandPowerEngineering,BeihangUniversity,Beijing100191,China)
Abstract:Focusingontheevolutionproblemofhightemperaturezonesofswirledflame,usingAeroEngine
CombustorSimulationCode(AECSC),atwo-phaseturbulentcombustionprogrambasedontheLES-TPDF
method,theflowfieldofgasturbinemodelcombustor(GTMC),whichisaradialdouble-swirledmodelcom-
bustor,wassimulated.Whenthetemperatureofthezonesishigherthan1700K,theyaredefinedashightem-
peraturezones,andthetimethathightemperaturezonesrotatearoundthecenteronceisdefinedasaperiod.The
evolutionoflocalhightemperaturezonesintheflowfieldwasstudiedwithintherangeofaxialY/D=0—5.The
resultsshowthatthereexistsalow-frequencylarge-scalevortexstructure(precessionvortexcore(PVC))nearthe
shearlayeroftheflowfield.PVCleadstotheprecessioncharacteristicofthenearbyfluidandpromotescombus-
tionandreleasingheat.WithintherangeofY/D=0—5intheaxialdirection,theselectedhightemperaturezones
areinthesamelarge-scaleflowstructureinspace.Therefore,thechangedfrequenciesofthehigh-temperature
zonesondifferentsectionsperpendiculartothea
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