發(fā)布時間：2020-06-21 16:49

【摘要】：廣泛存在于內(nèi)燃機領域的積碳問題同樣是困擾航空發(fā)動機的“心病”,在一些特殊的運行工況下,發(fā)動機燃燒室內(nèi)不可避免地會出現(xiàn)富油區(qū),這其中由于碳氫燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的碳煙顆粒是造成積碳問題的主要原因�，F(xiàn)有的除焦手段都或多或少地對發(fā)動機的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響,無法從根本上解決積碳問題,因此探索出一種既不影響發(fā)動機工作性能,又能對積碳實施在線清除的方法就顯得非常重要。靜電場不僅能夠?qū)�帶電物體產(chǎn)生力的作用,還可以通過場致荷電的方式使原本呈電中性的物體帶上一定量的電荷。正因如此,通過在發(fā)動機噴嘴附近引入靜電場的方式使碳煙顆粒定向地原理噴嘴等關鍵部位在理論上具有一定的可行性。靜電除焦技術也有望成為最有效的除焦手段,具有很大的應用前景和研究價值。然而目前對于利用靜電場清除積碳的研究仍處于起步階段,為此本課題將從以下幾方面對該領域進行初期探索。本文首先選取碳煙中的主要成分無定形碳顆粒作為實驗材料,搭建顆粒物荷電特性實驗系統(tǒng),對無定形碳顆粒的荷電特性進行實驗研究,分析電場參數(shù)以及流場參數(shù)對于碳顆粒荷電的影響,其中電場參數(shù)包括運行電壓和電場不均勻度,流場參數(shù)包括溫度和顆粒濃度,此外對不同工況下電暈電場的放電特性進行分析,從放電的角度分析各環(huán)境參數(shù)對顆粒荷電的影響規(guī)律,給出合理的解釋。其次,在顆粒荷電實驗系統(tǒng)的基礎上進行改造,建立荷電顆粒輸運可視化實驗系統(tǒng),借助PIV系統(tǒng)對荷電與非荷電顆粒群在輸運過程中的運動特性進行研究。在保證載氣流速、顆粒濃度以及溫度一定的情況下,通過調(diào)整荷電裝置的運行電壓來改變顆粒群的平均荷電量,對不同荷電情況下的顆粒群的運動情況進行分析。最后,選取合適的電場控制方程以及顆粒荷電數(shù)學模型,對無定形碳顆粒在電場中的荷電過程進行模擬,基于先前的實驗結(jié)果對連續(xù)相、離散相的介電性質(zhì)進行修正,分析不同運行電壓、載氣流速、粒徑條件下無定形碳顆粒在電場中的荷電量隨位置的變化過程。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V231.2
【圖文】：

圖 1-1 航空發(fā)動機積碳故障碳類故障的成因較為復雜，但根據(jù)現(xiàn)有的研究，可大由于噴嘴處高溫燃油的氧化結(jié)焦。一般情況下，氧化氏度，當溫度超過 500 攝氏度時，由于溶解于燃油內(nèi)所占的比重大幅度降低（此時已裂解結(jié)焦為主），發(fā)嘴噴出的燃油極易受到高溫燃燒室的輻射而被加熱至噴油過程的不斷進行，不斷地有焦體顆粒生成并附著，嚴重時甚至會導致噴嘴堵塞，此外，在一些特殊的噴油或噴油滯后的現(xiàn)象，此時噴嘴內(nèi)外表面會出現(xiàn)殘的工作而被加熱至較高的溫度，殘留的油滴滴落在炙焦反應造成積碳類問題的發(fā)生；其二，是由于氣態(tài)燃結(jié)焦，不同于燃料的裂解，氣體在固體壁面上的碳沉積時氣態(tài)燃油及其裂解生成的小分子氣態(tài)產(chǎn)物同過不斷墨類產(chǎn)物，高溫時這些氣相反應物會通過預反應先生后通過不斷地表面團聚生成低密度的多孔介質(zhì)，并遵

圖 1-2 噴嘴積碳問題危害非常嚴重，使得噴嘴的氣孔被堵，致使噴嘴噴出的燃油霧化質(zhì)量差，改變的惡化，燃燒不均勻、火焰燃燒不穩(wěn)定火停車或冒煙，嚴重時可能導致飛機碳問題的常規(guī)防治手段積碳問題的處理與防治方法依據(jù)其原理返廠維修法便是屬于物理除焦的范疇，是返廠維修發(fā)成本較高且費時費力，而事故，此外，氣液吹除法亦屬于物理除而無法有效地根除結(jié)焦積碳問題，。比較典型的有表面材料改性法和燃料添材質(zhì)反應器表面對結(jié)焦的影響敏感程度

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