旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究 被引量：12

1

作者 程勇 汪军 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第5期454-456,共3页

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台.采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场.旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成.在空气流量为0.114m3/s的工况下,得到了燃烧室火焰筒内气体时均... 建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台.采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场.旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成.在空气流量为0.114m3/s的工况下,得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图.实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础. 展开更多

关键词 微型燃气轮机 旋流燃烧室 火焰筒 粒子图像测速技术 速度场

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应用PIV技术测试模型环形燃烧室流场 被引量：13

2

作者 党新宪 赵坚行 +3 位作者 张欣 徐榕 颜应文 刘勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1470-1475,共6页

采用粒子图像测速仪(PIV)测量带双级旋流器模型环形燃烧室内冷态和燃烧流场,试验研究不同进口气流温度对其冷态和燃烧流场内回流区的形成以及气流速度分布的影响,试验结果表明:燃烧室燃烧流场内回流区长度要比冷态流场短,燃烧流场的脉... 采用粒子图像测速仪(PIV)测量带双级旋流器模型环形燃烧室内冷态和燃烧流场,试验研究不同进口气流温度对其冷态和燃烧流场内回流区的形成以及气流速度分布的影响,试验结果表明:燃烧室燃烧流场内回流区长度要比冷态流场短,燃烧流场的脉动速度明显大于冷态流场;另外随着进口气流温度增加,燃烧室冷态和燃烧流场的回流区长度都稍有减少. 展开更多

关键词 燃烧 双旋流器 火焰筒 燃烧室流场测量 粒子图像测速技术测量

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基于雨流计数法和功率谱密度法的随机声疲劳应用研究 被引量：13

3

作者 郭小鹏 沙云东 +1 位作者 柏树生 张东明 《航空发动机》 2010年第5期27-31,共5页

针对燃烧室火焰筒结构中的声疲劳问题,研究了2种用于随机声载荷下结构疲劳寿命预估的有效方法。雨流计数法实时计数模型计数简单,直接对载荷时间历程进行计数,克服了以往计数模型的局限性;基于iMner线性理论,提出了基于功率谱密度法的... 针对燃烧室火焰筒结构中的声疲劳问题,研究了2种用于随机声载荷下结构疲劳寿命预估的有效方法。雨流计数法实时计数模型计数简单,直接对载荷时间历程进行计数,克服了以往计数模型的局限性;基于iMner线性理论,提出了基于功率谱密度法的随机声疲劳寿命预估方法,并建立了疲劳寿命预估模型。对某型航空发动机燃烧室火焰筒结构进行了疲劳寿命估算,结果表明2种方法对航空薄壁结构随机疲劳寿命分析具有实用性。 展开更多

关键词 燃烧室 火焰筒 声疲劳 雨流计数 功率谱密度

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火焰筒多斜孔冷却方式壁温梯度和冷却效率试验 被引量：12

4

作者 徐剑 许全宏 +2 位作者 林宇震 刘高恩 樊鹏辉 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期425-429,共5页

针对高温升燃烧室以延长其火焰筒使用寿命为目的,实验研究了多斜孔冷却方式孔排列方式、壁厚与孔径比h/d以及无量纲参数PS/d2对主燃烧室采用多斜孔冷却方式的火焰筒壁温梯度和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度ug≈20 m/s... 针对高温升燃烧室以延长其火焰筒使用寿命为目的,实验研究了多斜孔冷却方式孔排列方式、壁厚与孔径比h/d以及无量纲参数PS/d2对主燃烧室采用多斜孔冷却方式的火焰筒壁温梯度和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度ug≈20 m/s,多斜孔内气流与主流速度比约为0.66,主流与冷却气温度比约为1.25.实验结果表明:长菱形多斜孔实验板比正菱形实验板壁温梯度小、冷却效率高;减小h/d或者增大PS/d2都可以降低壁温梯度,但同时冷却效率也会降低. 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 航空发动机 燃烧室 火焰筒 冷却 多斜孔 壁温梯度 冷却效率

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火焰筒切向进气发散小孔冷却数值模拟 被引量：11

5

作者 汪涛 索建秦 +1 位作者 梁红侠 王蓉隽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1052-1058,共7页

针对发动机燃烧室由于高温升和低污染而使可用冷却空气大量减少的技术难题,设计了一套切向进气发散小孔的单管燃烧室模型.使用热流固耦合方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程的求解,对其流场特性和火焰筒壁温进行了数值模拟研究.计算在... 针对发动机燃烧室由于高温升和低污染而使可用冷却空气大量减少的技术难题,设计了一套切向进气发散小孔的单管燃烧室模型.使用热流固耦合方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程的求解,对其流场特性和火焰筒壁温进行了数值模拟研究.计算在三维坐标系下,采用拉格朗日法计算燃油颗粒的轨迹,非预混模型计算燃烧,离散坐标模型计算辐射,使用标准k-ε湍流模型,在固壁附近运用壁面函数法,计算了两种工况的火焰筒壁温分布.结果表明,在燃烧室总油气比为0.046,冷却空气质量分数为30%,进口空气总温为830 K,总压为3 MPa工况下,燃烧室最高壁温为1 015 K,温度梯度最大为22.5 K/cm,完全满足推质比为12一级的军用发动机和民用发动机对燃烧室火焰筒在冷却空气质量分数为30%、总油气比为0.046条件下对于壁温的要求. 展开更多

关键词 燃烧室 火焰筒 冷却 发散小孔 高温升 低污染燃烧

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火焰筒热疲劳分析与寿命估计 被引量：9

6

作者 耿小亮 郭运强 +1 位作者 张克实 秦亮 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期305-309,共5页

发动机火焰筒的热疲劳损伤是导致火焰筒失效的主要原因。在火焰筒温度急剧变化过程中,结构上存在温升滞后现象,热冲击载荷造成局部高温区压缩塑性变形;在持续升温与停车降温过程中,结构自身约束导致此处形成拉伸应力,引发循环塑性行为,... 发动机火焰筒的热疲劳损伤是导致火焰筒失效的主要原因。在火焰筒温度急剧变化过程中,结构上存在温升滞后现象,热冲击载荷造成局部高温区压缩塑性变形;在持续升温与停车降温过程中,结构自身约束导致此处形成拉伸应力,引发循环塑性行为,从而产生疲劳裂纹。基于该机理,采用有限元方法模拟不均匀温升和循环过程及应力应变的变化,并结合Coffin-Manson规律对火焰筒寿命进行预测,与实际情况对比,说明该机理的合理性。 展开更多

关键词 火焰简 热疲劳 瞬态传热 裂纹

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冲击/发散冷却壁温分布和冷却效率研究 被引量：9

7

作者 胡超 许全宏 +1 位作者 徐剑 林宇震 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1800-1804,共5页

针对高温升燃烧室长寿命火焰筒的要求,实验研究了孔排列方式、发散壁壁厚与孔径之比以及单位面积开孔率对壁温分布和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度20m/s,发散壁孔内气流与主流速度比为0.63,主流与冷却气温度比为1.6.... 针对高温升燃烧室长寿命火焰筒的要求,实验研究了孔排列方式、发散壁壁厚与孔径之比以及单位面积开孔率对壁温分布和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度20m/s,发散壁孔内气流与主流速度比为0.63,主流与冷却气温度比为1.6.实验结果表明:长菱形排布与正菱形排布相比冷却效率更高,但孔的排布方式对于壁温分布的影响较小;增大发散壁壁厚与孔径比可以增强冷却效果,并使壁温分布变得均匀;而减小单位面积开孔率对于壁温分布的影响较小,同时冷却效率也会降低. 展开更多

关键词 壁温分布 冷却效率 燃烧室 冲击/发散 火焰筒

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考虑热障涂层及冷却结构影响的某F级燃气轮机火焰筒数值研究

8

作者 肖俊峰 高松 +5 位作者 闫安 上官博 张蒙 何伟 李晓丰 张博瑶 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1408-1415,共8页

以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分... 以某F级燃气轮机燃烧室火焰筒为研究对象,考虑热障涂层及冷却结构对火焰筒气动传热影响,基于流热固耦合方法对额定工况下的火焰筒进行了内部流场、温度场和应力场分析,并将数值分析结果与火焰筒实际损伤情况进行对比。结果表明:数值分析结果的火焰筒高应力区域与火焰筒实际损伤区域基本吻合,采用流热固耦合方法可以预测火焰筒实际损伤情况;不同位置的热障涂层陶瓷层隔热效果相近;基体和热障涂层陶瓷层在冷却结构附近的区域均为高应力区域。 展开更多

关键词 火焰筒 热障涂层 冷却结构 流热固耦合 损伤分析 数值模拟

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某折流燃烧室火焰筒壁温试验 被引量：5

9

作者 王倚阳 宋双文 陈延庚 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2480-2484,共5页

在发动机整机上,利用多变色不可逆示温漆测温法对采用全气膜发散冷却结构的某折流燃烧室火焰筒的壁温进行了试验,获得了火焰筒壁面温度分布规律,并将试验结果与流场计算结果进行了对比分析.研究表明:①该折流燃烧室火焰筒壁温分布较均匀... 在发动机整机上,利用多变色不可逆示温漆测温法对采用全气膜发散冷却结构的某折流燃烧室火焰筒的壁温进行了试验,获得了火焰筒壁面温度分布规律,并将试验结果与流场计算结果进行了对比分析.研究表明:①该折流燃烧室火焰筒壁温分布较均匀,冷却方式合理;②火焰筒壁温梯度较小,最高壁温远低于所选材料的允许工作极限值,预计该火焰筒使用寿命较长. 展开更多

关键词 折流燃烧室 火焰筒 壁温 示温漆 温度分布

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多斜孔冷却方式气动参数对壁温梯度和冷却效率的影响 被引量：4

10

作者 许全宏 徐剑 +1 位作者 林宇震 刘高恩 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期647-650,共4页

针对高温升燃烧室以延长其火焰筒使用寿命为目的,实验研究了多斜孔冷却方式气动参数,如加温比、速度比和主流速度变化对主燃烧室火焰筒壁温梯度和冷却效率的影响.实验结果表明:减小加温比或增大速度比都可以减小壁温梯度的绝对值,同时... 针对高温升燃烧室以延长其火焰筒使用寿命为目的,实验研究了多斜孔冷却方式气动参数,如加温比、速度比和主流速度变化对主燃烧室火焰筒壁温梯度和冷却效率的影响.实验结果表明:减小加温比或增大速度比都可以减小壁温梯度的绝对值,同时冷却效率也会增加;当主流进入了自模区后,随着主流速度的增加,壁温梯度的绝对值会减小,冷却效率会增大. 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 航空发动机 燃烧室 火焰筒 冷却 多斜孔 壁温梯度 冷却效率

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航空发动机燃烧室火焰筒设计验证方法研究 被引量：5

11

作者 李瀚 索建秦 梁红侠 《航空发动机》 2011年第5期29-32,37,共5页

以某型航空发动机燃烧室为物理模型,改进了计算火焰筒流量分配的流阻法,并对其进行验证,结果冷却空气量的相对误差为5.7%;采用多项式拟合法计算了火焰筒燃气总温沿轴向分布,得到了主燃区总温和燃烧室出口总温,并采用燃烧效率法对其进行... 以某型航空发动机燃烧室为物理模型,改进了计算火焰筒流量分配的流阻法,并对其进行验证,结果冷却空气量的相对误差为5.7%;采用多项式拟合法计算了火焰筒燃气总温沿轴向分布,得到了主燃区总温和燃烧室出口总温,并采用燃烧效率法对其进行了验证,二者的相对误差分别为4.4%和1%。结果表明:在初始设计阶段,采用改进的流阻法和多项式拟合法验证火焰筒的沿程空气流量分配和沿程燃气总温合理有效。 展开更多

关键词 燃烧室 火焰筒 流阻法 多项式拟合法 流量分配 燃气总温 航空发动机

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航空发动机火焰筒矩形点焊换段修理技术研究 被引量：4

12

作者 梁键 赵海 许勇刚 《航空发动机》 2016年第5期94-97,共4页

针对某型航空发动机火焰筒大修时出现的裂纹、烧伤及侵蚀问题,开展了火焰筒第4~6段换段修理工艺试验。通过分析火焰筒的结构,确定了用新段替换相应的故障段的方法对火焰筒进行修复。在拆分故障段时,尽量减小保留段壁厚的局部减薄量;在... 针对某型航空发动机火焰筒大修时出现的裂纹、烧伤及侵蚀问题,开展了火焰筒第4~6段换段修理工艺试验。通过分析火焰筒的结构,确定了用新段替换相应的故障段的方法对火焰筒进行修复。在拆分故障段时,尽量减小保留段壁厚的局部减薄量;在重新装配时,避免在原电阻焊点处再次焊接;通过采取以上工艺措施,实现了火焰筒的换段修理。同时进行了电阻焊焊接拉伸试验、撕破检查、金相组织检查等工艺验证试验。换段修理的火焰筒通过了发动机试车考核验证。换段工艺方法也可作为批生产过程中部分段制造有缺陷时的补救方案。 展开更多

关键词 火焰筒 修理 矩形点焊 换段 航空发动机

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增材制造技术在燃气轮机研制中的应用研究

13

作者 程旭 张国强 +1 位作者 吴艳 卡尔让·伊万 《应用科技》 CAS 2023年第2期27-32,共6页

在燃气轮机研制阶段,需要对零部件设计进行多次改进迭代。为解决传统加工方式周期长、成本高的问题,将增材制造技术应用于燃气轮机研制过程中。借助于金属3D打印设备,开展了燃气轮机关键部件增材制造成型研究;借助于非金属3D打印机,开... 在燃气轮机研制阶段,需要对零部件设计进行多次改进迭代。为解决传统加工方式周期长、成本高的问题,将增材制造技术应用于燃气轮机研制过程中。借助于金属3D打印设备,开展了燃气轮机关键部件增材制造成型研究;借助于非金属3D打印机,开展了燃气轮机模型的成型研究。结果显示,增材制造技术能够实现具有非常复杂几何结构的零部件的高效、快速成型,而不必借助额外的工装。将增材制造技术应用于燃气轮机研制过程有助于快速实现产品设计迭代,缩短研发周期、节约研制成本、提高产品性能,适应于先进高性能燃气轮机发展趋势。 展开更多

关键词 增材制造技术 燃气轮机 燃烧室 火焰筒 激光选区熔化(SLM) 熔融沉积(FDM) 旋流器 涡轮

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某型航空发动机燃油喷嘴试验及火焰筒头部的数值模拟 被引量：3

14

作者 赵硕 张宝诚 陈俊 《航空发动机》 2008年第2期39-42,55,共5页

对某型航空发动机燃油喷嘴的工作特性和雾化质量进行了试验研究,测定了在不同压力下喷嘴的流量特性、喷雾锥角、雾化粒度(SMD)及尺寸分布;应用F luent软件,对装有该喷嘴的燃烧室火焰筒进行了数值模拟。

关键词 燃油喷嘴 雾化特性 航空发动机 火焰简 数值模拟

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航空发动机火焰筒裂纹萌生机理分析 被引量：3

15

作者 郭运强 张克实 +1 位作者 耿小亮 刘芹 《航空制造技术》 2006年第2期94-97,共4页

根据航空涡轮发动机起动瞬间温度梯度变化对热应力的影响,分析了火焰筒局部区域产生拉伸应力进而导致裂纹萌生的原因。根据分析结果得出,瞬态升温过程的不同步是裂纹萌生的一个主要原因。

关键词 火焰筒 温度场 气膜冷却 热应力场 瞬态传热

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基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法 被引量：3

16

作者 沙云东 张振 +1 位作者 唐金 李纪永 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期32-36,147,共6页

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲... 针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。 展开更多

关键词 随机声疲劳 火焰筒 雨流循环 联合概率密度 寿命估算

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火焰筒掺混孔边裂纹萌生和扩展机理研究 被引量：3

17

作者 耿小亮 张克实 +2 位作者 郭运强 秦亮 卫宝华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期74-78,共5页

利用有限元法,结合瞬态传热过程研究了火焰筒掺混孔内孔边裂纹形成和扩展机理,应用应变疲劳理论和裂纹扩展分析方法对裂纹萌生时间和扩展能力进行分析。由于火焰筒在热循环载荷作用下各处升温速度不一致,引起结构上的相互约束,使掺混孔... 利用有限元法,结合瞬态传热过程研究了火焰筒掺混孔内孔边裂纹形成和扩展机理,应用应变疲劳理论和裂纹扩展分析方法对裂纹萌生时间和扩展能力进行分析。由于火焰筒在热循环载荷作用下各处升温速度不一致,引起结构上的相互约束,使掺混孔边产生循环塑性变形导致疲劳裂纹萌生;裂纹萌生后会继续扩展,但这种扩展能力有限;孔边冷却区域大小会对裂纹扩展能力产生较大影响。 展开更多

关键词 火焰筒 掺混孔 瞬态传热 裂纹

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火焰筒局部蠕变屈曲分析方法 被引量：2

18

作者 洪杰 高金海 +1 位作者 马艳红 王建军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期388-395,共8页

准确考虑火焰筒温度场和应力场的"局部"特性,提出"局部蠕变屈曲"概念,并给出一套局部蠕变屈曲分析方法.基于Hoff理论建立蠕变屈曲理论模型,结合理论和试验数据验证有限元方法处理蠕变屈曲问题的可行性.考虑蠕变屈... 准确考虑火焰筒温度场和应力场的"局部"特性,提出"局部蠕变屈曲"概念,并给出一套局部蠕变屈曲分析方法.基于Hoff理论建立蠕变屈曲理论模型,结合理论和试验数据验证有限元方法处理蠕变屈曲问题的可行性.考虑蠕变屈曲失稳要素,结合静力结果确定蠕变屈曲危险部位,将子模型技术引入非线性/热弹塑性/蠕变有限元程序中,结合曲率极大点判据,确定危险部位蠕变屈曲临界时间.方法将改善传统方法中的平均温度、平均压应力和平面应变假设,提高了计算精度. 展开更多

关键词 火焰筒 局部蠕变屈曲 有限元法 子模型技术 临界时间

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某型航空发动机火焰筒的组织损伤分析 被引量：2

19

作者 李明 谢玉江 王东生 《航空发动机》 2006年第3期42-43,47,共3页

针对某型航空发动机火焰筒发生的裂纹故障,通过对火焰筒实物件进行统计和切样分析,用光学显微镜和电子显微镜进行组织观察和裂纹分析,得到了有意义的结论。

关键词 火焰筒 组织 损伤 温度场 高温合金 航空发动机

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9E燃气轮机低氮改造后火焰筒燃烧特性的数值计算 被引量：2

20

作者 叶文 刘传亮 +2 位作者 范雪飞 黄行良 谢岳生 《燃气轮机技术》 2016年第2期34-40,共7页

针对改造后的LEC-Ⅲ低NOx燃烧室,运用FLUENT软件对该火焰筒的燃烧流场进行数值模拟。在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型,用SIMPLE算法进行求解,分析了一次模式下火焰筒内速度分布、温度分布、组分分布。结果表明:在一次模式时,火焰筒... 针对改造后的LEC-Ⅲ低NOx燃烧室,运用FLUENT软件对该火焰筒的燃烧流场进行数值模拟。在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型,用SIMPLE算法进行求解,分析了一次模式下火焰筒内速度分布、温度分布、组分分布。结果表明:在一次模式时,火焰筒通过旋流和第一排射流孔形成的回流稳定火焰;文丘里喉道高速气流可以防止预混模式时二级燃烧区的火焰回火,避免一级燃烧区气体再点火燃烧;在一次模式时,火焰筒头部的圆柱形腔室的工作特性相当于六个小型的火焰筒;NOx排放的数值模拟结果与运行值接近。 展开更多

关键词 一次模式 火焰筒 旋流器 回流区 数值模拟

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