[发明专利]一种基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法

权利要求书

1.一种基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：对典型工况下的三维模型燃烧室进行流体力学数值模拟；典型工况参数包括进口马赫数、进气温度、进气压力、进口总油气比、值班油气比；

步骤二：根据步骤一数值模拟得到燃烧室的流场及燃烧场分布特征，对三维流场内的速度、温度及油气比分布特点进行分析，采用有限个数反应器，构建化学反应器网络拓扑结构；

步骤三：选取部分燃烧效率试验数据作为训练工况，得到分流系数插值表及回流区反应器停留时间与工况参数之间的半经验关系式，建立参数化燃烧性能化学反应器网络预测模型；

步骤四：基于电火花点火理论建立点火器模型，选取部分贫油点火极限试验数据作为训练工况，得到点火器停留时间与点火器处速度插值表，建立参数化贫油点火极限化学反应器网络预测模型。

2.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：步骤一所述流体力学数值模拟采用Fluent软件，燃料为航空煤油C₁₂H₂₃。

3.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述步骤一中，选取的典型工况参数为进口马赫数Ma＝0.206，进气温度700K，进气压力0.06MPa，进口总油气比0.0378，值班油气比0.092。

4.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：步骤二所述化学反应器网络拓扑结构中采用的详细化学反应机理为航空煤油三组分替代燃料反应机理，包含66组分289步基元反应。

5.根据权利要求4所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述航空煤油三组分替代燃料由质量分数为56.41％NC₁₂H₂₆，26.36％N-C₁₀H₂₂，17.23％NC₇H₁₆组成。

6.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述步骤二中，速度分布特征表明，驻涡稳定器及V型槽稳定器内均形成了低速回流区，具有稳定火焰的作用，其中V型槽稳定器的回流区结构还具有联焰的作用；根据温度分布特征将燃烧室划分为主级、值班级、燃烧室中部和燃烧室尾部4个区域；其中主级、值班级和燃烧室中部化学反应剧烈，湍流强度较强，采用完全搅拌反应器模拟；燃烧室尾部湍流强度减弱，采用柱塞流反应器模拟；根据速度分布和油气比分布特征，将主级、值班级的回流区结构划分为贫油区和富油区；考虑到主级空气进口中一部分空气未参与主级、燃烧室中部的燃烧反应，而是直接流动到燃烧室尾部及出口处，因此增加了主级空气进入燃烧室尾部及出口的分流，燃烧室出口增加无反应气体混合器。

7.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述步骤二中，采用10个反应器来构建化学反应器网络拓扑结构，其中包括8个完全搅拌反应器、1个柱塞流反应器、1个无反应气体混合器。

8.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述步骤三中，分流系数指值班级空气分配比例。

9.根据权利要求1所述的基于化学反应器网络方法的燃烧室贫油点火极限预测方法，其特征在于：所述步骤三中，反应器停留时间与工况参数之间的半经验关系式为：

其中，τ_i为反应器i的停留时间，s；T₃为进口空气温度，K；Φ_in为进口当量比；P₃为进气压力，MPa；c_i及上标a，b均为常数，通过训练工况优化得到。