基于FLUENT的1号标准液在航空喷嘴内的流动特性及雾化特性的仿真研究

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在航空发动机燃油喷嘴的研制生产中,通常采用喷气燃料作为喷嘴各项雾化性能指标调试与测试的试验介质。但是由于全球生产喷气燃料的厂家众多,即使是同一款喷气燃料在具体参数上也会发生差别,导致调试和测试喷嘴时的各项雾化性能指标出现差错。由于我国的喷气燃料的不断更新替代,导致喷嘴的试验介质发生相应改变,影响批产产品的稳定生产和新一代产品的可靠研制,所以航空企业急需要一款行业通用的检测标准液。本文以三款航空发动机喷油嘴为研究对象,利用Fluent软件对航空发动机喷嘴的工作介质采用RP-3航空煤油或者1号标准液时的内部流动以及雾化情况进行数值模拟。主要研究内容和结论如下:(1)通过对RP-3航空煤油和1号标准液的理化性质进行对比,得知RP-3航空煤油与1号标准液从密度与粘度两个物理参数上来看,两者相差不大;从闪点以及总硫含量这两个参数来看,1号标准液更具有优势。(2)通过采取不同的工作介质对三款喷嘴内部燃油流动的速度分布,压力分布,湍动能分布,气相体积分布进行对比分析。得知在三款航空喷嘴内部,工作介质不管是RP-3航空煤油还是1号标准液,它们的四种分布特性均存在着很大的相似性,分布规律也基本一样。(3)通过采取不同的工作介质对三款喷嘴外部的雾化场进行数值分析。通过对比各自雾化场的速度分布,离散相浓度分布,喷雾形态模拟图,得知工作介质不管是RP-3航空煤油或者1号标准液,它们的速度分布,离散相浓度分布,喷雾形态模拟图均存在着很大的相似性,它们的分布规律,SMD以及喷雾贯穿距离也基本一样。(4)基于以上研究我们可以看出,RP-3航空煤油与1号标准液在很多方面都存在着共同点,鉴于1号标准液在闪点以及总硫含量上的优势。所以本文认为1号标准液可以取代RP-3航空煤油作为飞机燃油系统部件检验时专用的标准液,以解决目前国内各大航空企业生产飞机燃油系统部件因检测液不同而导致出现检测数据不匹配的问题。
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