基于FV概念的混合方法在低进气温度下航空发动机燃烧室稀薄井喷极限预测( Hybrid Method Based on FV Concept for Lean Blowout Limits Predictions for Aero Engine Combustors With Low Inlet Temperature )

L Sun Y Huang X Feng

贫喷极限是航空发动机最重要的参数之一。在整个飞行包线和飞行模式中必须避免LBO。因此，在航空发动机燃烧室的研究与开发(R&D)过程中，必须准确地预测LBO极限。前人的研究提出了一些预测模型。Lefebvre的LBO模型由于其较好的准确性和通用性，在这些模型中得到了广泛的应用。在Lefebvre的LBO模型的基础上，提出了火焰体积(FV)模型，以提高预测精度，同时保持较好的通用性。然而，当应用FV模型预测LBO极限时，需要附加一个方程。在前人研究的基础上，可以选择温度为900K的等温面所包围的燃烧室衬里的体积作为火焰体积。火焰体积可作为附加方程，从而使FV模型可用于LBO极限的预测。本文将该方法称为基于FV概念的混合方法。另一方面，随着飞行包线和飞行模式的不断扩展，高空LBO极限越来越受到人们的关注。进口温度低是高海拔工况下最典型的特征之一。在高海拔地区，气温可达40摄氏度以下。与正常工况相比，低温工况下的流动特性、雾化特性和燃烧特性都不同。本文应用基于FV概念的混合方法对11个低入口温度燃烧室的LBO极限进行了预测。入口温度236.2K（对应海拔8km)。结果表明，当燃料/空气比接近LBO极限时，数值模拟得到的火焰体积与燃料/空气比近似线性变化。对于这11种燃烧室结构，基于FV概念的混合方法得到的低进口温度(236.2K)下的LBO极限明显大于正常进口温度(300K)下的LBO极限。最大和最小增幅分别为29%和2%。11个燃烧室中有6个燃烧室和9个燃烧室的LBO极限增幅分别大于20%和10%。低温下LBO极限增大的原因是化学反应速率和蒸发速率的减小，平均液滴尺寸的增大。

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