【摘要】：隨著航空發(fā)動機技術(shù)的不斷發(fā)展,性能不斷提高,導致壓比不斷升高,壓氣機出口溫度也不斷升高,燃油系統(tǒng)受到高溫空氣的加熱導致燃油溫度升高。同時燃油作為冷源廣泛的被用于冷卻飛機的電子、滑油等裝置,導致燃油溫度隨之升高。過高的燃油溫度會使燃油發(fā)生一系列物理化學變化產(chǎn)生結(jié)焦,影響發(fā)動機正常工作。另外,隨著航空業(yè)發(fā)展,對航空發(fā)動機環(huán)保性的要求也不斷提高。為了實現(xiàn)環(huán)保目標,先進航空發(fā)動機廣泛采用低污染燃燒室。低污染燃燒室和傳統(tǒng)燃燒室相比,燃燒組織更加先進,結(jié)構(gòu)也更加復雜。復雜的結(jié)構(gòu)對結(jié)焦防護帶來了新的挑戰(zhàn)。對于航空發(fā)動機而言,在保證性能和安全的前提下提高部件使用壽命是設計的關鍵指標之一。對燃油噴嘴,換熱器等易結(jié)焦的部件而言,針對結(jié)焦產(chǎn)物物性的研究有助于對結(jié)焦機理的理解。同時,對結(jié)焦沉積的零部件性能衰減規(guī)律的研究需要建立在熱氧化結(jié)焦沉積特性和結(jié)焦產(chǎn)物的物性研究的基礎上。綜上所述,本文以低污染燃燒室燃油噴嘴熱防護技術(shù)為研究背景,針對RP-3航空煤油在低污染燃燒室燃油噴嘴典型管路內(nèi)的熱氧化結(jié)焦特性和結(jié)焦產(chǎn)物熱物性開展研究,總結(jié)其結(jié)焦特性并分析結(jié)構(gòu),流速等參數(shù)變化對其影響規(guī)律和結(jié)焦產(chǎn)物的物性。為低污染燃燒室燃油噴嘴熱防護方案設計提供技術(shù)支持。本文結(jié)合低污染燃燒室燃油噴嘴典型管路結(jié)構(gòu)特點,提出“急彎”和“緩彎”兩種典型結(jié)構(gòu),并對其流動和傳熱特性進行數(shù)值模擬分析。基于恒定環(huán)境溫度的試驗方法,制定試驗方案,搭建熱氧化結(jié)焦試驗系統(tǒng),設計螺旋管和直角彎管兩種結(jié)構(gòu)試驗件,對RP-3航空煤油在兩種結(jié)構(gòu)下的結(jié)焦沉積特性進行試驗研究。另外,針對結(jié)焦產(chǎn)物的物性開展了試驗研究。測量結(jié)焦產(chǎn)物的物性,獲其表觀形貌,擬合結(jié)焦產(chǎn)物的比熱容和導熱系數(shù)隨溫度變化的經(jīng)驗關系式。主要結(jié)論:直角彎管和螺旋管的出口溫度均隨著進口流速的增大而減小,直角彎管壁溫隨著進口流速的增加而減小;直角彎管的沿程結(jié)焦量在進入彎曲區(qū)域后迅速升高,峰值出現(xiàn)位置相比于直管大幅提前;峰值后,結(jié)焦量在彎曲區(qū)域總體保持了較高的水平,進入出口直管段開始下降;螺旋管沿程結(jié)焦量分布呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu),第一峰值出現(xiàn)的位置相比于直管大幅提前;兩種結(jié)構(gòu)下,隨著進口流速的增加,沿程結(jié)焦量和總單位面積結(jié)焦量均下降;螺旋管,直角彎管和直管的沿程結(jié)焦量依次降低;對直角彎管局部結(jié)焦量的研究顯示,彎曲區(qū)域和直管區(qū)域結(jié)焦量不存在明顯差異;結(jié)焦產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)為球狀顆粒堆積且表面存在可見孔隙;其表觀密度約為1049kg/m~3,真密度約為1498kg/m~3,孔隙率約為29.9%;油焦比熱容約為1.1~2.2J/g·K,導熱系數(shù)約為0.19~0.28W/m·K,均隨著溫度的升高而增加。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V231
【圖文】：

南京航空航天大學碩士學位論文第1章 緒論景發(fā)動機燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.1 所示，主要包括擴壓器，火焰筒，噴組成。其中，噴嘴配合火焰筒外的燃油總管等部件組成了供油系統(tǒng)。供燒室的重要組成部件之一。其主要功能是，通過供油控制系統(tǒng)控制下，，油泵，燃油總管穩(wěn)定，高效，可控的送入燃油噴嘴，經(jīng)過燃油噴嘴霧燒，與燃燒室內(nèi)空氣發(fā)生反應釋放化學能為熱能，為發(fā)動機提供動力[系統(tǒng)是航空發(fā)動機的關鍵系統(tǒng)之一，其可靠穩(wěn)定高效的工作直接關乎飛能。Equation Chapter 1 Section 1

代表的先進民用航空發(fā)動機，壓氣機出口溫霧化噴入燃燒室燃燒前，會在噴嘴內(nèi)受到擴增加，使得燃油在噴嘴內(nèi)受熱升溫的情況愈表 1.1 軍用航空發(fā)動機關鍵參數(shù)變化表1940 1950 1960 1970 193 5 10 19 3 413 486 603 735 8 1100 1150 1260 1400 173 3.5 4.5 6 一定溫度后，航空煤油會和航空煤油中溶解由基鏈式反應導致燃油熱氧化結(jié)焦。熱氧化m Edwards 等[2]人針對 JP-8 航空煤油對燃油影響，當 JP-8 航空煤油的溫度達到 423K 時解結(jié)焦反應。

【參考文獻】

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本文編號：2730790