燃气轮机燃烧室网络式流量分配设计

吴晶峰，周燕佩

（中国民用航空发动机适航审定中心，北京　100102）

燃气轮机燃烧室网络式流量分配设计

吴晶峰，周燕佩

（中国民用航空发动机适航审定中心，北京100102）

采用一维网络式方法对某型燃烧室进行流量分配设计，并作三维数值模拟验证。网络式方法将燃烧室分割为若干个独立的单元，各单元互相关联构成整体网络。整体网络通过压力关系式求解，得到各元件压力损失、质量流量等性能参数。对某型燃烧室结构进行网络化建模并作优化设计，目标包括：①各排主燃孔及气膜冷却孔流量分配；②燃烧室进出口压降4.2%。对优化后的燃烧室结构作三维数值模拟并与一维网络优化结果对比验证。结果显示：二者吻合很好，各排孔的流量分配以及燃烧室总压损失目标均实现良好，显示一维网络方法在燃烧室复杂结构设计中的精确性和可靠性。

燃气轮机；燃烧室；一维网络；流量分配；燃烧

燃烧室是燃气轮机三大部件之一，对于燃机的性能、成本和安全性都有重要影响。燃烧室结构及部件的设计手段包括经验公式[1]、实验方法[2-3]和数值模拟方法等[4-10]。与实验方法相比，数值模拟方法具有经济性、灵活性和易重复迭代等特性，计算精度也在逐步提高；当然，在现阶段的燃烧室设计中，实验测试仍然是一个必不可少的环节。

影响燃烧室性能的因素包括燃烧室类型、燃烧组织方式、空气流量分配、当量比分布、有效面积、火焰停留时间等[11]。上述因素中，空气流量分配影响到燃烧区域、当量比分布以及火焰停留时间等，有效面积则与燃烧室总压降相关，影响下游涡轮进口条件，对燃烧室性能及透平性能有着直接的影响。……