回流燃烧室利用蜗壳进气的流场特性数值模拟研究
开题报告
一、研究背景及意义
目前大飞机的研制是一股国际化的潮流，动力系统是其研究的核心部分。辅助动力系统（ Auxiliary power unit，简称APU）广范应用于中型、大型飞机中[1]，在研究中不断发展与完善。辅助动力系统本质上是一个小型的涡轮发动机，包括了燃烧室、涡轮机、压气机等部件[2-3]，是一个完整独立的系统，又与飞机整体相配合。辅助动力系统最主要的作用是当飞机的发动机在空中出现故障时，能够提供应急动力[2]，同时也可以为飞机提供电源以及机载空调的气源[1-4]。辅助动力系统的启动时间短、体积小、重量轻[1]，具有较多的优点，逐渐成为中型、大型飞机中一个重要的系统。
为减小发动机的轴向尺寸，辅助动力系统内部较多采用的是环形燃烧室和离心式压缩机。大部分环形燃烧室采用的是回流的形式。环形回流燃烧室具有较多的优点，它大大增加了容热强度，而且随着气膜冷却技术的发展、工艺水平的提升，燃烧室的寿命有了很大的延长[2-3]。同时，环形回流燃烧室的设计使发动机的轴长减少将近40%，能够与离心式压缩机更好的配合，也使发动机整体有更合理紧凑的分布[2-3]。在燃烧室头部的火焰筒内，气流可以形成回流区，在燃烧室内驻留的时间就大大增加，有利于提高燃烧室的燃烧效率[2]。
燃烧室的性能在很大程度上影响着发动机在实际应用中的工作性能，发动机在工作过程中需要稳定地运转，有较大的功率并且应减少染污性气体的排放。辅助动力系统中的环形回流燃烧室，需要有较好的点火、燃烧性能[2]，使之在高空中主发动机出现故障时，能在较短的时间内点火并运转[3]。因此回流燃烧室燃烧性能是一个重要的研究方向。
本课题主要利用UG、ICEM、Fluent软件，通过建立模型、网格划分、数值模拟计算等方法，对回流燃烧室在紧急状态EPU（Energy Processing Unit，能耗控制单元）模态下利用蜗壳进气的流场特性开展研究。可为双模态回流燃烧室的设计及燃烧室出口温度分布、点火性能、污染物排放控制等研究提供理论基础。
二、简介和研究现状
（1）研究对象
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