Efectos de los chorros primarios en el campo de flujo y la distribución de temperatura en la salida de un combustor de flujo inverso
Autores: Yao, Qian; Li, Peixing; Ren, Chaoqun; Tang, Chaowei; Qin, Qiongyao; Li, Jianzhong; Jin, Wu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Efectos de los chorros primarios en el campo de flujo y la distribución de temperatura en la salida de un combustor de flujo inverso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Combustor de flujo inverso
Orificios primarios
Distribución de temperatura
Rendimiento térmico
Mezcla de combustible
Relaciones de flujo de momento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Un combustor de flujo inverso tiene una mayor área de superficie del revestimiento debido a la desviación del flujo de aire, lo que complica el control del flujo y la refrigeración, particularmente la eficiencia de transferencia de calor. La gestión efectiva del calor es esencial para mantener una distribución uniforme de la temperatura y prevenir gradientes térmicos. Este estudio explora el impacto de la posición axial y el diámetro de los orificios primarios en el rendimiento térmico y la dinámica del flujo. Los resultados indican que a medida que los orificios primarios se mueven hacia la cúpula, el tamaño del vórtice de recirculación disminuye, lo que lleva a una mezcla de combustible insuficiente, una reducción en el área de alta temperatura en la zona primaria y un aumento en el área de alta temperatura de la zona media. Por otro lado, mover los orificios primarios río abajo mejora la mezcla de combustible, aumentando las áreas de alta temperatura en la zona primaria y reduciéndolas en las zonas media y de dilución, mejorando así las capas límite térmicas y las tasas de transferencia de calor por convección. Cuando el orificio primario se mueve 10 mm río abajo, la temperatura de salida mejora significativamente con un factor de distribución de temperatura de salida (OTDF) de 0.21 y un factor de distribución de temperatura radial (RTDF) de 0.16. Además, reducir el diámetro del orificio primario superior refuerza la desviación del chorro, mejorando la mezcla de combustible y gas en la cúpula y la transferencia de calor a la región central. Con un diámetro de orificio de 2.1 mm, el gradiente de temperatura disminuye, resultando en un OTDF de 0.184 y un RTDF de 0.15. Además, a medida que aumenta la relación de flujo de momento, la profundidad de penetración del chorro inicialmente aumenta y luego se estabiliza. Las relaciones de flujo de momento entre 10.6 y 15.1 afectan significativamente la penetración del chorro, mientras que aumentos adicionales resultan en fluctuaciones más pequeñas. Relaciones de flujo de momento más altas crean zonas localizadas de alta y baja temperatura, reduciendo la calidad de la distribución de temperatura de salida. La relación de momento óptima para el combustor de flujo inverso, asegurando una penetración efectiva del chorro y una mejor distribución de temperatura, está entre 10.6 y 14.7, con una profundidad de penetración correspondiente de 34.3 mm a 35.1 mm. Estos hallazgos ofrecen valiosas ideas para mejorar el diseño y el rendimiento del combustor de flujo inverso.
Descripción
Un combustor de flujo inverso tiene una mayor área de superficie del revestimiento debido a la desviación del flujo de aire, lo que complica el control del flujo y la refrigeración, particularmente la eficiencia de transferencia de calor. La gestión efectiva del calor es esencial para mantener una distribución uniforme de la temperatura y prevenir gradientes térmicos. Este estudio explora el impacto de la posición axial y el diámetro de los orificios primarios en el rendimiento térmico y la dinámica del flujo. Los resultados indican que a medida que los orificios primarios se mueven hacia la cúpula, el tamaño del vórtice de recirculación disminuye, lo que lleva a una mezcla de combustible insuficiente, una reducción en el área de alta temperatura en la zona primaria y un aumento en el área de alta temperatura de la zona media. Por otro lado, mover los orificios primarios río abajo mejora la mezcla de combustible, aumentando las áreas de alta temperatura en la zona primaria y reduciéndolas en las zonas media y de dilución, mejorando así las capas límite térmicas y las tasas de transferencia de calor por convección. Cuando el orificio primario se mueve 10 mm río abajo, la temperatura de salida mejora significativamente con un factor de distribución de temperatura de salida (OTDF) de 0.21 y un factor de distribución de temperatura radial (RTDF) de 0.16. Además, reducir el diámetro del orificio primario superior refuerza la desviación del chorro, mejorando la mezcla de combustible y gas en la cúpula y la transferencia de calor a la región central. Con un diámetro de orificio de 2.1 mm, el gradiente de temperatura disminuye, resultando en un OTDF de 0.184 y un RTDF de 0.15. Además, a medida que aumenta la relación de flujo de momento, la profundidad de penetración del chorro inicialmente aumenta y luego se estabiliza. Las relaciones de flujo de momento entre 10.6 y 15.1 afectan significativamente la penetración del chorro, mientras que aumentos adicionales resultan en fluctuaciones más pequeñas. Relaciones de flujo de momento más altas crean zonas localizadas de alta y baja temperatura, reduciendo la calidad de la distribución de temperatura de salida. La relación de momento óptima para el combustor de flujo inverso, asegurando una penetración efectiva del chorro y una mejor distribución de temperatura, está entre 10.6 y 14.7, con una profundidad de penetración correspondiente de 34.3 mm a 35.1 mm. Estos hallazgos ofrecen valiosas ideas para mejorar el diseño y el rendimiento del combustor de flujo inverso.