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题名微混喷嘴形状及内置支板对掺混特性影响研究
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作者
张金金
肖坤
康乐
马朝恺
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机构
南京航空航天大学能源与动力学院
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出处
《推进技术》
北大核心
2025年第5期153-164,共12页
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基金
基础加强计划技术领域基金(2021-JCJQ-JJ-0332)。
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文摘
微混喷嘴的掺混特性对提高氢燃料燃烧均匀性,降低氮氧化物排放,避免回火和燃烧不稳定性等氢燃烧关键问题至为重要。本文采用数值模拟的方法对单管微混喷嘴的冷态内部流动和氢燃料/空气掺混特性展开了研究,考察了不同喷管形状和有无燃料入口前内置小支板对喷嘴压力损失和掺混均匀度的影响。以四种不同微混喷嘴作为研究对象,分别为圆型喷嘴、带小支板的圆型喷嘴、三角型喷嘴和带小支板的三角型喷嘴。在压力损失小于2%限制条件下,对两种带有小支板的喷嘴进行了正交设计优化,进而与无小支板设计开展对比分析。研究发现,圆型喷嘴和三角型喷嘴出口的掺混均匀性指数分别为0.83和0.94。加入小支板后,其导致的流动分离和低压区使得燃料的穿透性更强,促进了燃料和空气的掺混。带小支板的圆型喷嘴掺混均匀度提高8.4%,带小支板的三角型喷嘴掺混均匀度提高2.1%。结果表明,与圆型喷嘴相比,三角型喷嘴可有效强化氢燃料/空气掺混;增加小支板对圆型喷嘴的掺混均匀度提高幅度较大;而三角型喷嘴在无小支板条件下掺混均匀度已较高,所以增加小支板带来的提升较小。综上所述,通过改变喷嘴形状或增设小支板可在较小压力损失下实现掺混均匀度的提高。
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关键词
微混喷嘴
三角型喷嘴
掺混均匀度
小支板
掺混增强
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Keywords
Micromixing nozzle
Triangular nozzle
Mixing uniformity
Strut
Mixing enhancement
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分类号
V231.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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