文氏管收縮比對回流區(qū)流場特性的影響
文氏管幾何參數(shù)與工況劃分
文氏管的收縮比是指文氏管進(jìn)口面積與喉部面積之比,,從旋流器中出來的旋轉(zhuǎn)射流先經(jīng)過文氏管收斂段增大氣流速度,至喉部氣流速度達(dá)到最大值,,然后在擴張段減速增壓,。文氏管的喉部作為收縮段和擴張段的連接部分,,需要把這2種狀態(tài)的氣流進(jìn)行合理過渡,才能保證氣流在下游火焰筒內(nèi)具有較好的性能,。因此,在保證文氏管進(jìn)口面積不變的情況下,,通過改變喉部直徑大小來改變收縮比,,以此研究文氏管收縮比對回流區(qū)流場特性的影響。為劃分的不同工況參數(shù)情況,,其余的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與前文采用的參數(shù)相同,。
計算結(jié)果與分析
根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,對各個工況下的流場特性進(jìn)行了詳細(xì)分析,,發(fā)現(xiàn)隨著文氏管收縮比的變化,,火焰筒回流區(qū)形狀大小、回流場速度和渦旋分布均存在不同,,這表明文氏管收縮比對燃燒室下游冷態(tài)流場特性具有一定影響,。通過分析發(fā)現(xiàn),文氏管收縮比在0.160~0.563內(nèi)變化時,主回流區(qū)內(nèi)依次出現(xiàn)雙渦,、三渦和四渦結(jié)構(gòu),。與文氏管擴張角度變化時出現(xiàn)的
渦結(jié)構(gòu)一樣,雙渦結(jié)構(gòu)較為對稱地排列在中軸線左右兩側(cè),;三渦結(jié)構(gòu)不規(guī)則,,且渦旋的形狀大小各有差異。與這2種情況不同的是當(dāng)文氏管收縮比為0.563時,,回流區(qū)內(nèi)出現(xiàn)左右對稱排列的四渦結(jié)構(gòu),,上下渦的形狀大小有差異。這種變化說明當(dāng)收縮比逐漸增大時,,旋流之間以及旋流與壁面之間的強剪切作用不斷增強,。對于小渦來說等同于次渦,2個較大的渦相當(dāng)于主渦,,主渦可以起穩(wěn)定火焰的作用,,次渦可以使燃?xì)馀c主流混合均勻,這種三渦或四渦結(jié)構(gòu)在燃燒室的點火燃燒方面具有較大發(fā)展?jié)摿Α?br />
為各工況下沿火焰筒中心線軸向速度的分布圖,,其中虛線是回流速度為0的參考線,。回流區(qū)長度的變化,。從工況1~工況8,,即文氏管收縮比逐漸增大,回流區(qū)長度呈逐漸增大趨勢,,而且從曲線峰值點可以看出最大回流速度也逐漸增大,,這可能是因為文氏管收斂段使氣流加速,起到了速度放大作用,。隨著收縮比的增大,,速度的放大倍數(shù)增大,同時旋流強度隨之增強,,從而造成回流區(qū)長度和回流速度均增大,。
給出了距文氏管口底上的文氏管通出口軸向距離為5mm、25mm和45mm截面軸向速度沿徑向的分布情況,,選取4個典型的工況,,工況4和工況5的回流區(qū)是雙渦結(jié)構(gòu),工況7和工況8的回流區(qū)分別是三渦和四渦結(jié)構(gòu),。工況7和工況8的回流區(qū)峰值速度相對比較大,,說明隨著文氏管收縮比的增大,回流區(qū)內(nèi)渦結(jié)構(gòu)由雙渦變化到三渦和四渦,,并且三渦或四渦結(jié)構(gòu)的回流強度相比雙渦結(jié)構(gòu)要強,。
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