流体网络法用于微型燃烧室的一维计算

孙志杰，雷雨冰

(南京航空航天大学 能源与动力学院，江苏 南京 210016)

0 引言

流体网络(Network)法是根据具有相近的几何结构和特征尺寸，将复杂的流动区域分解为不同的流动子区域的方法，这些子区域被称为流动单元，相互流通的单元之间由节点连接。这样一来，复杂的流动区域就被转换成由一系列单元和节点组成的网络结构。在节点处采用连续性方程，对两节点之间的单元使用压降/流量关系式，然后基于压力修正方法对压力、流量和密度进行修正，不断迭代直到满足收敛精度。该方法根据一定的规则，将网络图写成矩阵的形式，计算的相关信息都存储在矩阵中，在后续的调整、改进过程中，只需要修改相应的矩阵即可完成重新计算的工作。这种模拟方法能够快速、准确地模拟复杂结构的流动，在航空发动机燃烧室的初步设计中有着明显的优势，因此得到了广泛的应用[1-4]。

本文开发了一种燃烧室一维计算程序，该程序基于流体网络法，能够快速、准确地得出燃烧室的流量分配、沿程热力参数和火焰筒一维壁温分布。

1 燃烧室一维计算方法

1.1 基于压力修正的燃烧室流量分配计算方法

图1为流体网络示意图。

图1 Network方法节点单元结构示意图

图1中任意一个单元存储单元横截面积Ai、单元长度Li，j、体积流量Qi，j和损失系数Ki，j等参数；任意一节点i都包含温度Ti、总压pti、密度ρi和节点特征截面面积Ai等参数。由外部进入节点i的质量流量可表示为

∑Si，jρi，jQi，j=-di

(1)

其中:Si，j为节点i和节点j之间的流动方向，若流动自节点j流入节点i则Si，j为1，若流动自节点i流向节点j，则Si，j为-1；……