切向射流对驻涡燃烧方式污染物生成的影响机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51506003
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    张荣春
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0604.燃烧学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

When the aero-engine is working, a large amount of pollutants is formed in the combustor. In the diffusion process of pollutants, the secondary pollutants may be formed. These pollutants would cause serious harm to the environment..By using multizone combustion, trapped vortex combustion can greatly reduce the emission of pollutants. In this project, the impact of tangential jet on the pollutants generation and diffusion is studied. The influence mechanism of combustion-zone jet on the temperature distribution and the emissions generation is analyzed. The influence mechanism of mainstream jet on the emissions generation and diffusion is also analyzed. The prediction method of emissions generation for trapped vortex combustion is discussed. During the research, the influence of various factors on the pollutants generation is explored basing on the experimental method, and the gas component analyzer and the dynamic temperature testing system with high precision are adopted. As a complement, the interaction mechanism between air and liquid fuel in the combustion zone is discussed basing on the method of theoretical analysis. Through introducing the parameters of vortex intensity and turbulent intensity, the quantitative analysis about the influence mechanism of tangential jet on the pollutants generation and diffusion is made in this project..This project is of great significance for the emission reduction of the aero-engine and the environmental protection of the airport peripheral area.
航空燃气轮机工作过程中，燃烧室内会形成大量的污染物，在污染物扩散过程中，还会形成二次污染物，这些污染物会对环境造成严重危害。.通过采用分区燃烧，驻涡燃烧方式可大幅度降低污染物排放。本项目针对切向射流对燃烧区污染物生成和扩散的影响开展研究，分析燃烧区射流对温度分布和污染物生成的影响机理，研究主流射流对污染物生成和扩散的影响机理，探讨驻涡燃烧方式的污染物排放预测方法。研究过程中：以模型试验方法为主，研究多种因素对污染物生成的影响，采用的主要测试设备是高精度的燃气成分分析仪和动态温度测试系统；以理论分析方法为辅，分析燃烧区的气液相互作用过程；通过引入旋涡强度、湍流强度等量，定量分析切向射流对污染物生成和扩散的影响机理。.本研究对于航空燃气轮机污染物减排及机场附近大气环境污染防治有重要意义。

结项摘要

驻涡燃烧方式是一种新型的航空燃气轮机低污染燃烧方式，其采用基于凹腔稳焰的径向分级结构，具有较宽的稳定燃烧范围。凹腔区射流和主流区射流均对驻涡燃烧室的污染物生成有明显的影响，本项目研究切向射流对驻涡燃烧方式燃油浓度分布、燃烧特性、污染物排放的影响机理。. 研究过程中，采用数值模拟、模型实验、理论分析相结合的方法，研究了：无反应条件下射流对驻涡区燃料浓度分布和流场结构的影响机理；射流、燃烧过程对驻涡区燃料浓度分布和温度分布的影响机理；射流对驻涡区污染物生成、扩散和燃烧特性的影响机理；驻涡区形式对燃烧区温度分布、燃烧特性、污染排放的影响机理；射流对驻涡区流动与燃烧相互作用过程的影响机理。. 无反应条件下的研究结果表明：凹腔射流速度的变化，导致凹腔内旋流场的强度值发生变化，但分布趋势变化不明显；凹腔射流速度增加时，气流中的煤油蒸汽量下降；喷雾锥角的增加会使煤油液滴和蒸汽的分布范围增大；油滴SMD值增大会使油滴分布范围变大。燃烧条件下的研究结果表明：凹腔射流速度的增加会使液滴颗粒分布更集中；喷雾锥角增加会使气相燃料分布更均匀；SMD值增加会使油滴蒸发距离增加。单一燃烧区模型实验的研究结果表明：低主流射流速度有利于凹腔内的油气混合，可以降低CO排放；凹腔射流速度对油气混合过程的影响较为复杂；深凹腔结构更有利于油气的均匀掺混。多燃烧区模型实验的研究结果表明：燃油逆喷方式有利于改善燃烧特性；驻涡区形式影响CO、NOx和UHC的生成量；Lefebvre半经验关系式可用于液体燃料型驻涡燃烧室的CO、NOx的生成量预测。相互作用过程的研究结果表明：射流速度的升高使高温区面积减小，燃烧效率降低；涡团在流场传播中，会导致更多的小涡旋产生；涡团之间的相互影响以及油气的混合使涡的湍流强度继续增大，增强了油气掺混。. 研究结论可作为设计新型航空燃气轮机燃烧室的理论参考，研究结果在航空燃气轮机减排、机场附近大气环境污染防治等方面有着很好的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（7）
专利数量（1）
Flow field and combustion characteristics of integrated combustion mode using cavity with low flow resistance for gas turbine engines
燃气轮机低流阻腔一体化燃烧模式流场及燃烧特性
  • DOI：
    10.1016/j.energy.2018.09.121
  • 发表时间：
    2018-12
  • 期刊：
    Energy
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Zhang R.C.;Bai N.J.;Fan W.J.;Yan W.H.;Hao F.;Yin C.M.
  • 通讯作者：
    Yin C.M.
一种一体化加力燃烧室的数值模拟
  • DOI：
    10.13224/j.cnki.jasp.2018.02.026
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    航空动力学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    尹成茗;张荣春;樊未军;石强;覃文隆
  • 通讯作者：
    覃文隆
甩油盘系统内部流场数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    推进技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    覃文隆;樊未军;张荣春;冯阳;王倚阳
  • 通讯作者：
    王倚阳
Combustion and stability characteristics of ultra-compact combustor using cavity for gas turbines
燃气轮机腔体超紧凑燃烧室燃烧及稳定性特性
  • DOI：
    10.1016/j.apenergy.2018.05.084
  • 发表时间：
    2018-09
  • 期刊：
    Applied Energy
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Zhang R. C.;Hao F.;Fan W. J.
  • 通讯作者：
    Fan W. J.
Experimental study of slight temperature rise combustion in trapped vortex combustors for gas turbines
燃气轮机驻涡燃烧室微温升燃烧试验研究
  • DOI：
    10.1016/j.energy.2015.09.122
  • 发表时间：
    2015-12
  • 期刊：
    Energy
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Zhang R.C.;Fan W.J.;Xing F.;Song S.W.;Shi Q.;Tian G.H.;Tan W.L.
  • 通讯作者：
    Tan W.L.

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其他文献

低速高温燃气流热模拟试验方法和设备
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    --
  • 作者：
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驻涡燃烧室凹腔温度变化规律及气量分配
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  • 发表时间：
    2011
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    汤彬;邢菲;邹建锋;张帅;张荣春;宋玄进;樊未军
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    樊未军
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    杨立君;张荣春;姜杰;苗立志;施佳凤
  • 通讯作者：
    施佳凤
摄影测量教学实验系统的研究与开发
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    --
  • 发表时间：
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    苏博
多源数据多语义岩体结构面提取方法
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  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    测绘通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张荣春;衣雪峰;李浩;岳建平;卢官明;张学东
  • 通讯作者：
    张学东

其他文献

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张荣春的其他基金

航空发动机燃烧室超紧凑设计技术研究
  • 批准号：
    52172351
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    60 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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