北京航空航天大学
2006－2007 学年第二学期期末
《燃烧与燃烧室》考试卷(120分钟)
班级______________学号 _________
姓名______________成绩 _________
2007年7月日
班号学号姓名成绩
《燃烧与燃烧室》期末考试卷（120分钟）
注意事项：1、本试卷为闭卷，随身不得携带任何书本；
2、可准备计算器
题目：
一、填空题……………………………………………………………( 50 分)
二、概念题……………………………………………………………( 22 分)
三、分析题……………………………………………………………( 28 分)
一．填空题（50分，每空1分）
1．在燃烧物理学中有四种守恒方程，即总质量守恒、动量守恒、能量守恒 及 组分守恒 方程。

Zeldovich 变换的目的是从表观上消掉方程的源项，而广义Reynolds 比拟的目的是使动量守恒方程，能量守恒方程，组分守恒方程具有相同的形式，从而无量纲温度，无量纲速度和无量纲浓度的分布相同。

2．采用JANAF 表时，其标准状态是指压力为0.1013MPa ，温度为 25℃ 的状态。

3．理论燃烧温度越高，说明燃料热值越 大 ，或反应物预热温度越大，或余气系数越 接近1 ，或空气的含氧量越大
4．油气比f 、余气系数a 与理论空气量L 之间满足f*a*L=1
5．甲烷在常温常压空气中的理论燃烧温度约为2300K ，不考虑离解时的火焰温度比考虑离解时的要高，用纯氧作助燃剂时火焰温度要高，大约高3500K
6．若用一条直线来表示Arrhenius 公式，则横坐标与纵坐标分别是1/T 和lnk
7．在温度改变时，反应A 与反应B 相比，反应速度改变较少，则反应A 的活化能Ea 与反应B 的活化能Eb 之间的关系Ea 〈Eb
8．一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为 1.7～2.2 。

9．氢气的层流火焰传播速度大约为1-3m/s,焰锋厚度越薄，说明层流火焰传播速度越大 10． 扩散火焰焰锋处的当量比等于1
11． 层流火焰高度随着体积流量增加而增加，湍流火焰高度随着喷嘴直径的增加而增加 12． 当其他条件相同时，随着旋流数的增加，火焰长度将 缩短 。

13． 在强迫对流环境下，单滴液滴的蒸发速率要比静止环境下的要大 14． 若燃料油珠的热值增加，则其外部火焰位置离油珠表面越 远 。

15． 单颗油珠在定常环境下的蒸发速率随着时间的增加而变小 16． 若环境压力升高，而其他条件不变，则可燃混气的着火温度降低
17． 常见燃料的可燃性边界大约在 0.5 到 2.5～3 之间。

18． 当环境压力增加时，燃料的可燃边界将扩展，而温度升高时，则会扩展 19． 钝体稳定器特征尺寸越大，则吹熄速度越大。

而环境压力越高时，吹熄速度越大
20． 液雾尺寸一般用两种分布来衡量，分别是 积分分布 和 微分分布 。

21． 燃烧室通常采用扩压器来降低火焰筒的进口流速，以达到降低压力降，减少耗油率，增加推理的目的。

22． 测量燃烧室燃烧效率的方法有焓增燃烧效率，温升燃烧效率，燃料分析法燃烧效率。

现在国际民航组织规定的燃烧效率测量方法是燃料分析法燃烧效率。

23． 航空燃气涡轮发动机的主要污染排放物是 CO ， UHC ， NOx ， Soot 。

其中，Nox 是目前国际上低污染燃烧首要关心的问题。

24． 决定横向气流射流的穿透深度的无量纲准则为oh
25． 在加力燃烧室中，通常采用V 形和沙丘驻涡火焰稳定器来稳定火焰。

26． 衡量燃烧室出口温度分布品质的出口温度分布系数表达式为4max 443ave
ave ave
T T T T --，现在燃烧室该指
标通常为0.25-0.35左右
二．概念题（22分）
1．什么叫扩散燃烧？它与动力燃烧有何不同？（4分）
答：扩散燃烧：燃料与助燃剂边混合边燃烧的过程，燃烧快慢由扩散快慢决定。

（1分）
动力燃烧：燃料与助燃剂先混合后然后燃烧的过程。

燃烧快慢由可燃混合物的化学动力学因素决定。

(1分)
差异：动力燃烧——燃烧之前混合均匀
扩散燃烧——燃烧之前不混合（2分） 2.什么是火焰传播速度？它与化学反应速度有何不同？
答：火焰传播速度是火焰沿着垂直于焰锋表面，且朝着新鲜混气方向的运动速度，它是矢量。

而化学反应速度则是单位时间内反应物的浓度的减少和生成物的增加来表示的。

它是标量。

3． 什么叫Sauter 平均直径？为什么燃烧学者常用它？（64分） 答：液雾总体积除以总面积，即
3121
m
i
i
i m
i i
i n d
d SMD n d
===
=∑∑ (2分)
总体积反映总质量，从而反映总的发热量。

而总面积反映总的蒸发快慢，从而反映总的燃烧快慢。

而总发热量与燃烧快慢是燃烧者最关心的液雾燃烧的两个问题，所以燃烧学者常用它。

(2分) 4． 什么是淬熄距离？它有什么实际应用？(6分)
答：淬熄距离指刚刚能够维持火焰传播的最小径向特征尺度。

实际表明，该距离越小，火焰传播越困难。

根据此原理，它可以作为实验分析的一个临界点。

三．分析题（28分）
1、 试绘图分析本生灯火焰锥面、顶点以及底部边缘处的火焰稳定机理。

(6分)
答：
火焰锥面：usin(φ/2)=S L ，流动速度沿垂直于焰锋的速度分量与火焰传播速度S L ，相等。

顶点：顶点速度由两焰锋面的速度分量合成，跟流动速度平衡，火焰能够稳定。

底部边缘：由于流动速度大于火焰传播速度，因此在速度边界层一定能找到一点，使流动速度
与火焰传播速度平衡，火焰也能够稳定。

2、试绘图分析航空发动机燃烧室控制总体污染排放时，为何必须控制燃烧温度。

(5分)
答：从图中可以看出，在温度较低的时候，CO排放量较大，Nox排放量较少，而在高温时恰好相反。

因此同时控制着几种污染物排放时很不现实的，所以只有把燃烧温度控制在1700-1900K，才能使得多种污染物的排放量较少。

3、加力比的定义是什么？加力比主要取决于什么因素？假设进入加力燃烧室的温度为1000K，
加力燃烧室的温度为2000K，与不开加力相比，推力大致增加多少？（7分）
答:加力比是指主机状态相同（涡轮前温度相同）时，加力状态的推力F’与中间推力F之比（2分）。

加力比直接与加温比的平方根成正比（2分）。

上述加力温度，推力大致增加1.4倍。

（1分）。

4、对于典型的小涵道比军用涡扇发动机，分析主燃烧室和加力燃烧室的设计特点，并指出有何异同？
答：主燃烧室设计特点：扩压降速，燃油雾化，低速区和回流区稳定火焰，空气分股。

（1.5分）
加力燃烧室的设计特点：外涵通道与核心机通道气流混合，扩压降速，喷油雾化，低速区和回流区稳定火焰，空气分股。

（1.5分）
异同分析：
对于小涵道比军用涡扇发动机，通常的设计中，经过复燃加力后的燃气都要经过喷嘴排出，因此，首先是外涵通道与核心机通道气流混合，这个过程是主燃烧室所没有的。

扩压降速时，扩压器设计基本相同。

（1.5分）
其它的设计特点是相同的，但是具体的技术措施不一样。

燃油雾化，主燃烧室通常采用空气雾化喷嘴，离心喷嘴或蒸发管喷嘴（答出一种即可），家里燃烧室通常采用直射式喷嘴。

（1.5分）
低速区和回流区稳定火焰：主燃烧室通常采用旋流器形成的回流区稳定火焰，而加力燃烧室通常采用钝体（或答v型槽，沙丘均可）形成回流去稳定火焰。

（1.5）
空气分股：在主燃烧室中，由于燃烧的当量比低于煤油的化学恰当比，采用空气封股措施形成主燃区和掺混区，并形成火焰桶壁面冷却，以达到高效、稳定，高耐久性及符合涡轮要求的出口温度分布，而家里燃烧室中，为了追求最大的家里比，燃烧的当量比是接近煤油化学恰当比，主要的空气是用于参加燃烧，但是为保证加力燃烧室工作可靠性，少部分气流用于隔热屏的冷却。