مطالعه الگوي جريان سرد در محفظه احتراق موتور جت بوسيله شبيه سازي عددي سه بعدي جريان

Study of cold flow pattern in a jet engine combustion chamber using three dimensional flow simulation

هدف از انجام اين تحقيق شبيه سازي عددي جريان سرد در فضاي بيرون و درون محفظه احتراق از خروجي كمپرسور تا ورودي توربين است. در اين شبيه سازي فضاي ديفيوزر، كانال حلقوي اطراف محفظه احتراق، سوراخ هاي مختلف محفظه، سويلر در نظر گرفته شد. از مزاياي كار حاضر آن است كه نيازي به اعمال شرط مرزي در سوراخ‌ها و استفاده از روابط تجربي نمي‌باشد و فقط در ورودي ديفيوزر و خروجي محفظه احتراق، شرط مرزي اعمال مي‌گردد. ابتدا جريان در يك محفظه احتراق حلقوي كاربردي شبيه سازي و نتايج مورد تحليل قرار گرفت. نتايج تجربي در مورد اين محفظه به صورت توزيع ضريب بازيافت فشار استاتيكي در پوسته بيروني و دروني محفظه و تقسيم جريان در بين سوراخ‌هاي ناحيه‌هاي مختلف محفظه كه از روش نيمه تجربي-عددي استخراج شده‌اند، در دسترس است. مقايسه نتايج عددي حاضر با نتايج تجربي موجود نشانگر تطابق خوب جواب‌ها مي‌باشد. در ادامه شبيه سازي جريان در يك محفظه احتراق ديگر با لحاظ كردن اجزا جانبي مانند لوله‌هاي سوخت رسان و استرات صورت پذيرفت و مشكلات آن بيان شد. روش پيشنهادي شامل در نظر گرفتن كل فضاي سيستم محفظه احتراق، در فازهاي اوليه طراحي مي‌تواند كمك شايان توجهي در اصلاح طرح محفظه و اصلاح الگوي جريان نمايد.

In this paper, we develop a numerical solution of flow for an annular gas turbine combustor. Three dimensional flow fields are considered for whole space from the compressor outlet up to turbine inlet including the inside and outside of the combustion chamber. Previous work has examined different parts of the combustor separately, using boundary conditions obtained from one-dimensional correlations. These correlations obtained with simplifications that often generate error. In this paper, the application of whole space of the combustor implies that no boundary conditions for the air inlet holes to the combustor were required. Comparison of the present numerical solution results with the experimental results indicates consistency between this study and the rest of the existent literature. We then examine the whole coupled system of an applied annular combustion chamber, simulated altogether and simultaneously. A 60 degree section of the annular combustion chamber was selected; including diffuser, swirls, liner, fuel pipes, strut and side channels and the quality of flow field was analyzed.