一种航空发动机燃烧室的高精度模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种航空发动机燃烧室的高精度模拟方法，包括以下步骤：步骤1：输入航空发动机燃烧室入口处的燃油和空气流量；步骤2：燃烧室内雾化过程的模拟、蒸发过程的模拟以及燃烧过程的模拟；步骤3：判断燃烧室出口残差迭代是否完成，如果是，则进入下一步骤，否则返回步骤2；步骤4：输出航空发动机燃烧室出口处的参数。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术能够实现雾化燃烧整体精度的大幅度提升，具有高精度特性，并且不需要根据具体的雾化燃烧工况进行参数调整的步骤，通用型强，能够满足航空发动机燃烧室迭代优化中的高精度需求。燃烧室迭代优化中的高精度需求。燃烧室迭代优化中的高精度需求。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机燃烧室的高精度模拟方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机或燃气轮机
，尤其涉及一种航空发动机燃烧室的高精度模拟方法。

技术介绍

[0002]发动机燃烧室内部的雾化燃烧过程包括液体燃料的雾化、蒸发、蒸汽与空气混合、燃烧等复杂的过程。现如今，雾化燃烧的整体模拟均对雾化过程进行了简化，例如采用拉格朗日法描述雾化过程。液体燃料不是以液柱形式喷入，而是简化成完全雾化的大量液滴[1]，每个液滴采用一个拉格朗日点进行表征，我们称这类模型为第一类雾化模型。更进一步的，研究学者开发了典型的雾化模型来描述雾化过程，例如O
’
Rourke和Amsden在八十年代提出的Taylor Analogy Breakup(TAB)破碎模型[2]、Reitz提出的WAVE模型[3]、Beale等提出的Kelvin
‑
Helmholtz Rayleigh
‑
Taylor(KH
‑
RT)模型[4]、和Apte提出的stochastic breakup模型[5]等。TAB模型以泰勒相似理论本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机燃烧室的高精度模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：输入航空发动机燃烧室入口处的燃油和空气流量；步骤2：燃烧室内雾化过程的模拟、蒸发过程的模拟以及燃烧过程的模拟；步骤3：判断燃烧室出口残差迭代是否完成，如果是，则进入下一步骤，否则返回步骤2；步骤4：输出航空发动机燃烧室出口处的参数。2.根据权利要求1所述的高精度模拟方法，其特征在于，在所述步骤2中，燃烧室内雾化过程的模拟采用Level Set方法来追踪气液界面。3.根据权利要求2所述的高精度模拟方法，其特征在于，在所述LevelSet方法中，气液界面表示为一个光滑函数φ(x,t)的零等值面，这个光滑函数通常取为符号距离函数：|G(x,t)|＝|x
‑
x
Γ
|，其中t为时间，x
Γ
为距离x最短的界面上的点；相界面的运动由如下输运方程确定：其中u为流体速度；采用亚网格界面表征，即仅在相界面对网格进行细化；采用半拉格朗日型输运格式，半拉格朗日格式是基于如下事实：标量G应当在输运速度u的作用下沿着物质点的轨迹保持不变，在时刻t n+1
通过位置x n+1
的轨迹可以后向追踪到时刻t
n
＝t
n+1
‑△
t，从而获得上一时刻的位置点x n
，因此在位置x n+1
的LS函数值G
n+1
通过如下形式获得：G
n+1
(x
n+1
)＝G
n
(x
n
)。采用拉格朗日型的输运格式，在x n
到x n+1
之间求解一个常微分方程。4.根据权利要求3所述的高精度模拟方法，其特征在于，液相中所述光滑函数取正值，气相中所述光滑函数取负值，界面上所述光滑函数取值为0。5.根据权利要求3所述的高精度模拟方法，其特征在于，对于Level Set方法需要进行重新初始化。6.根据权利要求5所述的高精度模拟方法，其特征在于，所述重新初始化只需要利用8个最近的网格点，采用三线性插值在正交点之间插值速度u和LS标量G。7.根据权利要求5所述的高精度模拟方法，其特征在于，每隔100个时间步进行一次重新初始化。8.根据权利要求1所述的高精度模拟方法，其特征在于，在所述步骤2中，燃烧室内蒸发过程的模拟包括：在燃烧室内航空液体燃料雾化过程中以及后续阶段，伴随着液体燃料的蒸发过程，求解变密度、低马赫...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵长孝，柴敏，罗坤，樊建人，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：