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空气/煤油/水燃气发生器点火特性与燃烧性能研究

张新桥  
【摘要】:本文通过理论分析、试验和数值仿真研究了空气/煤油/水燃气发生器的点火特性与燃烧性能。研究结果对空气/煤油/水燃气发生器的设计、性能改进和试验方案的制定具有重要意义。 首先,通过冷态喷雾试验研究了燃气发生器喷嘴的流量特性和雾化特性,并对燃气发生器喷注器两种布局结构进行了喷雾试验,优选雾化性能较好的喷注器布局方式。试验结果表明:涡流器离心式喷嘴较其他喷嘴具有更优的雾化性能,因此选用涡流器离心式喷嘴进行热试;单圈6喷嘴均布的喷注器布局方式比单圈3喷嘴的布局方式具有更好的雾化粒子均匀性,雾化粒度也更细。 其次,搭建了燃气发生器热试试验台,通过试验研究该型燃气发生器点火特性和燃烧性能。通过改变燃气发生器余氧系数、调节空气环缝宽度、加装火焰稳定器及更换火焰稳定器位置等方式、调节时序等方式,实现该型燃气发生器的可靠点火。研究了余氧系数、火焰稳定器、含水量等因素对燃气发生器燃烧稳定性和燃烧效率的影响规律。研究结果表明:对于该型燃气发生器,实现点火必须借助合适的火焰稳定器;余氧系数过低和过高都不能实现成功点火,余氧系数过低总温低,无法点着火,同等流量下余氧系数过高会导致气流过大,火焰无法稳定;恰当的时序对于点火成功与否至关重要。 最后,对安装V型槽火焰稳定器的燃发器稳态流场、V型槽安装位置、V型槽阻塞比、双V型槽火焰稳定器方案等进行了数值仿真。仿真结果表明:V型槽火焰稳定器存在合适的安装范围;高阻塞比的火焰稳定器可以提高点火成功率;水的加入可以在一定程度上提高煤油的蒸发速率,但是存在一个最优值;双V型槽火焰稳定器需要对阻塞比搭配、V型槽安装距离和稳定器安装位置进行优化设计。


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