[发明专利]燃烧室出口温度分布预估方法及装置

说明书

本发明提供一种燃烧室出口温度分布预估方法及装置，该方法包括：确定燃烧室的射流孔的结构类型和通道的结构类型；根据所述通道的结构类型，对所述燃烧室的射流与主流旋流间的总动量通量比进行修正；根据所述射流孔的结构类型和修正后的所述总动量通量比，确定每股射流的温度场，对所有射流的温度场和主流旋流的温度场进行叠加得到所述燃烧室的出口温度分布。本发明实现了考虑火焰筒结构参数的出口温度分布预估，提高预测效率和准确性。

技术领域

本发明涉及先进高温升/低排放燃烧室出口温度分布调控技术领域，尤其涉及一种燃烧室出口温度分布预估方法及装置。

背景技术

高性能航空发动机技术的发展使得航空发动机一直向着高增压比和高涡轮进口温度(即燃烧室出口温度)的方向发展，这种发展趋势使得涡轮叶片的可靠性和耐久性受到影响。为了确保涡轮叶片能够安全可靠工作，要求主燃烧室的出口温度热点不能太高且满足一定的分布特征，这使得燃烧室出口温度分布的设计面临着巨大的挑战。因而，燃烧室出口温度分布调控成为燃烧室设计中重点发展的关键技术之一。

燃烧室的火焰筒分为燃烧区和掺混区，空气通过各组孔槽分别进入各区域。其中，掺混气与燃烧区生成的高温燃气掺混，调节出口温度分布。这种横向射流的掺混作用在燃烧室出口温度的调控中占据着重要地位。然而，伴随着军民用高性能发动机技术的发展，产生了高温升和低排放燃烧技术需求。这些先进的燃烧室技术，掺混气气量由传统的20％下降至10％以内。这使得主流旋流占据主导作用，旋流来流与横向射流间发生强烈地动量，从而对横向射流下游的流动状态造成显著的影响，进而使得燃烧室出口的温度分布相对于均匀来流时的情况发生变化。与此同时，面向先进燃烧室而言，探究旋流来流条件下，横向射流掺混温度场的变化并进行调控十分重要。

早期调控燃烧室出口温度分布的方法主要为试验试凑法，该方法会耗费大量的人力和物力，且存在一定的盲目性。目前的研究中已有在均匀来流条件下的出口温度预估模型，该模型在传统掺混量较大的燃烧室中是适用的。然而，针对掺混气量很低的燃烧室而言，出口温度分布与头部非均匀的旋流来流关系密切，因而已有的模型已不适用于先进燃烧室的出口温度分布预估。

发明内容

本发明提供一种燃烧室出口温度分布预估方法及装置，用以解决现有技术中均匀来流条件下的出口温度预估模型不适用于掺混气量很低的燃烧室的缺陷，实现旋流来流下考虑火焰筒结构参数的出口温度分布预估。

本发明提供一种燃烧室出口温度分布预估方法，包括：

确定燃烧室的射流孔的结构类型和通道的结构类型；

根据所述通道的结构类型，对所述燃烧室的射流与主流旋流间的总动量通量比进行修正；

根据所述射流孔的结构类型和修正后的所述总动量通量比，确定每股射流的温度场，对所有射流的温度场和所述主流旋流的温度场进行叠加得到所述燃烧室的出口温度分布。

根据本发明提供的一种燃烧室出口温度分布预估方法，所述射流孔的结构类型包括单排孔、相对排同列孔、相对排错列孔和复合孔排结构；

所述单排孔位于所述燃烧室的上壁面或下壁面；

所述相对排同列孔包括位于所述燃烧室的上壁面的孔和下壁面的射流孔，且所述上壁面的射流孔和所述下壁面的射流孔相对；

所述相对排错列孔包括位于所述燃烧室的上壁面的孔和下壁面的射流孔，且所述上壁面的射流孔和所述下壁面的射流孔错开；

所述复合孔排结构包括所述单排孔、相对排同列孔和相对排错列孔中的多种；

所述通道的结构类型包括平直通道和收缩通道。

根据本发明提供的一种燃烧室出口温度分布预估方法，所述根据所述通道的结构类型，对所述燃烧室的射流与主流旋流间的总动量通量比进行修正的步骤包括：