小型航空发动机燃烧室热辐射环境数值模拟分析

"该研究论文探讨了小型航空发动机燃烧室的热辐射环境的数值模拟，强调了辐射传热在燃烧室中的重要性，特别是在高温度和发光火焰条件下，辐射热流可高达2.3×10^5 W/m²。作者通过使用商业软件FLUENT进行数值模拟，分析了燃烧室的温度、组分浓度场和壁面热流，并对计算结果进行了对比分析。研究发现，考虑燃气辐射效应可以显著降低燃烧室内的最高温度，减少温度梯度，并影响其他物理量的分布。" 本文主要研究的是小型航空发动机燃烧室的热辐射环境。在航空发动机中，燃烧室的热辐射环境是至关重要的，因为高温气体和粒子对内壁的辐射传热占据了总传热量的相当大比例，尤其是在有发光火焰的情况下，这一比例可能高达80%。根据文中提及的数据，燃烧室内气体和炭黑的辐射热流强度可达到2.3×10^5 W/m²，这显示了辐射传热在设计和优化燃烧室时必须考虑的重要因素。 为了研究这个问题，作者采用了数值模拟的方法，具体是使用了商业CFD（计算流体动力学）软件FLUENT。通过对小型航空发动机燃烧室结构的适当简化，模拟了典型工况下的温度分布、组分浓度场以及壁面受到的热流。数值模拟的结果揭示，在考虑燃气辐射效应后，燃烧室内的最高温度降低了5%以上，这不仅有助于降低壁面的热负荷，还能减小流场的温度梯度，进而影响燃烧效率和燃烧室内部的流动特性。 此外，该研究还指出，辐射效应对于其他物理量的分布也有显著影响，这可能包括压力分布、湍流行为以及燃烧化学反应的速率等。这些发现对于优化燃烧室的设计，提高发动机性能，减少热应力和磨损，以及控制排放等方面都具有实际指导意义。 这篇论文提供了关于小型航空发动机燃烧室热辐射环境的深入理解和数值模拟方法的应用，对于动力与能源工程领域的研究人员和工程师来说，是了解和改进燃烧室性能的重要参考资料。通过数值模拟技术，可以预测和控制燃烧室内的复杂热力学过程，为实际工程问题提供理论支持。