o
Danh mục các công trình đ công bố
của tác giả
1. Lê Công Cát, Nguyễn Trung Định, Nguyễn Bá Thảo, Trần
Trung Sơn (2006), Tính không ổn định thuỷ động tăng cờng
trao đổi nhiệt khối trong dòng môi chất, Tạp chí khoa học và
công nghệ nhiệt, (68), tr 4-7.
2. Lê Công Cát, Nguyễn Bá Thảo, Trần Trung Sơn (2006), Buồng
đốt tăng lực của động cơ turbine phản lực với quá trình cháy
dao động và êm dịu, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nhiệt,
(69), tr10-12.
3. Lê Công Cát, Trần Trung Sơn (2007) Về đặc tính dao động
của dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp cháy của buồng đốt tăng
lực động cơ turbine phản lực. Tạp chí khoa học và công nghệ
Nhiệt, (76), tr.12-17.
4. Lê Công Cát, Trần Trung Sơn (2007) Mô hình dòng chảy
trong buồng tạo hỗn hợp cháy của buồng đốt tăng lực động cơ
turbine phản lực. Tuyển tập công trình hội nghị khoa học các
nhà nghiên cứu trẻ HVKTQS, năm 2007, tr.173-184.
5. Lê Công Cát, Trần Trung Sơn (2007) ảnh hởng của dòng khí
không ổn định đến sự hình thành giọt nhiên liệu từ vòi phun
trong buồng tạo hỗn hợp buồng đốt tăng lực động cơ turbine
phản lực. Tạp chí khoa học và
công nghệ Nhiệt, (78), tr.3-
8.
6. Lê Công Cát, Trần Trung Sơn (2008) Sự không ổn định của
dòng khí tăng cờng quá trình hỗn hợp hơi nớc- không khí

tin cậy và an toàn bay.
Mục tiêu của luận án là đa ra giải pháp tăng cờng quá trình tạo
hỗn hợp, đảm bảo sự bay hơi tốt hơn của nhiên liệu trong buồng tạo
hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL, góp phần xây dựng và làm sáng rõ nguyên
lý cấu trúc buồng tạo hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL. Kết quả nghiên cứu
sẽ góp phần làm sáng rõ nguyên lý cấu trúc buồng tạo hỗn hợp BĐTL
ĐCTBPL, đồng thời là cơ sở để đề xuất giải pháp thiết kế cấu trúc
hợp lý BĐTL, nâng cao chất lợng vận hành, đảm bảo sự ổn định

2
cháy, nâng cao tính an toàn bay, nâng cao hiệu suất, tính kính tế và
giảm thiểu khí thải độc hại ra môi trờng.
Nội dung luận án chia thành 4 chơng v phần kết luận:
- Chơng 1. Tổng quan về quá trình tạo hỗn hợp trong BĐTL
ĐCTBPL. Chơng này trình bày tổng quan những nghiên cứu về ổn
định cháy trong BĐTL ĐCTBPL, những giải pháp về quá trình tạo
hỗn hợp nhằm đảm bảo sự ổn định cháy mà thế giới và trong nớc đã
và đang nghiên cứu, từ đó đa ra hớng nghiên cứu mới về quá trình
tạo hỗn hợp cháy. Nội dung chơng này đợc công bố trong công
trình số 1 và 2.
- Chơng 2. Nghiên cứu tính ổn định của dòng khí trong buồng tạo
hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL. Chơng này mô hình hoá cấu trúc buồng
tạo hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL, nghiên cứu đặc tính ổn định của dòng
khí trong buồng tạo hỗn hợp và tiến hành tính toán kiểm định cấu
trúc buồng tạo hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL P25.300 của Nga và J85 của
Mỹ. Nội dung chơng này đợc công bố trong công trình số 3 và 4.
- Chơng 3. ảnh hởng của dòng khí không ổn định đến sự hình
thành giọt của dòng nhiên liệu phun trong buồng tạo hỗn hợp BĐTL
ĐCTBPL. Chơng này nghiên cứu sự phân rã của dải nhiên liệu phun
và hình thành giọt nhiên liệu dới sự tơng tác của dòng khí không

đề ổn định cháy trong BĐTL ĐCTBPL phụ thuộc rất nhiều vào quá
trình tạo hỗn hợp cháy, liên quan đến nhiều lĩnh vực nh động lực
học của dòng khí, động lực học hoá học cháy, nhiệt động học, truyền
nhiệt, truyền chất Những lĩnh vực này ảnh hởng trực tiếp đến quá
trình tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí trong BĐTL. Giải quyết bài
toán ổn định cháy bằng cách giải quyết bài toán tạo hỗn hợp cháy đã
và đang đợc nghiên cứu, hiện nay vấn đề này càng trở nên cấp thiết.

4
1.2. Đặc điểm làm việc của BĐTL đctbpl
- Nhiệt độ dòng khí cháy ở cửa vào của BĐTL có giá trị cao
thờng đạt khoảng 900ữ1200K sẽ thúc đẩy nhanh việc hoá hơi nhiên
liệu, tạo thuận lợi hơn cho việc hình thành hỗn hợp cháy và tăng tính
bắt lửa của hỗn hợp.
- Dòng khí đi vào BĐTL đã cháy lần đầu trong buồng đốt chính,
nên hệ số khí d

nhỏ hơn nhiều so với buồng đốt chính, và có giá
trị giới hạn trong khoảng 1,1ữ2,5. Quá trình hoà trộn nhiên liệu với
dòng khí tốc độ cao là quá trình tự hoà trộn, mật độ ôxy trong hỗn
hợp cháy nhỏ hơn so với trong buồng đốt chính, nên phải tính đến
việc phun nhiên liệu đều khắp lên dòng khí cháy sau turbine, sao cho
tạo đợc sự đồng nhất của hỗn hợp ở mọi tiết diệncủa buồng đốt, điều
này tuỳ thuộc hoàn toàn vào những nghiên cứu thực nghiệm.
1.3. Những vấn đề tồn tại khi sử dụng BĐTL
Khảo sát quá trình làm việc của những ĐCTBPL lắp trên các máy
bay phản lực, nhận thấy còn tồn tại những vấn đề sau:
- Các chế độ tăng lực chỉ làm việc ổn định khi bay ở những độ cao
thấp và tốc độ bay lớn, ở những độ cao bay lớn, điều kiện đốt cháy
trong BĐTL kém do chất lợng tạo hỗn hợp không đảm bảo có thể

phỏng, nhằm xác định các số liệu thực nghiệm cho quá trình cháy.
Theo lý thuyết nhiễu tính ổn định cháy có thể bị phá huỷ bởi những
nhiễu loạn từ bên ngoài hoặc bên trong, nhng cũng có thể tạo ra
nhiễu loạn để duy trì quá trình cháy ổn định, hiệu quả sẽ tốt hơn nếu
nhiễu tác động trực tiếp vào quá trình hỗn hợp, làm cho quá trình hỗn
hợp hoàn chỉnh hơn và cháy ổn định hơn. Thời gian gần đây, những
nghiên cứu về quá trình cháy thờng chú trọng đến việc nghiên cứu
quá trình tạo hỗn hợp. Việc tạo hỗn hợp thờng chú ý đến thay đổi
cấu trúc vòi phun, tìm ra các giải pháp công nghệ để các tia phun

6
đợc phân rã và hoá hơi nhanh chóng. Theo hớng nghiên cứu này,
trên thế giới đã đa ra nhiều mô hình khác nhau nhằm nghiên cứu sự
phát triển của tia phun, nhng chủ yếu tập trung theo 2 hớng là mô
hình tia phun đợc mô tả trên cơ sở lý thuyết dòng nhiễu và mô hình
tia phun Hiroyasu. Những kết quả mới đạt đợc của những hớng
nghiên cứu này góp phần tạo nên những nền tảng mới trong quá trình
tạo hỗn hợp, cần đợc áp dụng cho các buồng tạo hỗn hợp BĐTL.
1.5. Hớng nghiên cứu của luận án
Để góp phần giải quyết những vấn đề về nâng cao chất lợng tạo
hỗn hợp cháy, đảm bảo sự cháy tin cậy và ổn định trong các BĐTL,
nội dung nghiên cứu quá trình tạo hỗn hợp cháy quy về nghiên cứu
sự tơng tác của dòng khí với dòng nhiên liệu phun ra từ vòi phun lỗ
đơn, bố trí trong phần mở rộng dần của buồng tạo hỗn hợp BĐTL.
1.6. kết luận
Đề tài nghiên cứu đặc tính của quá trình tạo hỗn hợp cháy trong
BĐTL động cơ turbine xuất phát từ thực tế sử dụng và những tồn tại
phát sinh trong quá trình vận hành ĐCTBPL lắp trên các máy bay
chiến đấu ở Việt nam, vấn đề này cũng đang nhận đợc quan tâm lớn
trên thế giới. Hớng nghiên cứu của đề tài dựa trên lý thuyết nhiễu và

phát triển gia tăng biên độ thì dòng chảy là dòng không ổn định. Nếu
nhiễu tồn tại trong dòng với biên độ không thay đổi thì dòng chảy
trong buồng tạo hỗn hợp nằm ở giới hạn ổn định.
- Dòng chảy trong buồng tạo hỗn hợp có số M<0,3 nên coi dòng là
không bị nén (=const).
- Tính cản dòng trên turbine và buồng lửa đợc xem nh là các tiết
lu, vì vậy coi đầu vào và ra buồng tạo hỗn hợp có lắp tiết lu trớc
và sau.
D
n.1

3
D
n.
l
2
l
1
D
1
D
kp
(b)

1
D
2

1


Viết các phơng trình năng lợng ứng với từng tiết diện nêu trên
hình 2.2, thiết lập đợc hệ phơng trình nghiên cứu tính ổn định của
dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp.
2.3. Thiết lập phơng trình ổn định của dòng khí
trong buồng tạo hỗn hợp
Giải hệ phơng trình năng lợng, nhận đợc phơng trình vi phân cấp
2 tuyến tính thuần nhất:

2*
K2 K
K
2'
2
22 C
dl (R S)dl
l0
Jdt
dt .J (F F )

+=


2.4. điều kiện ổn định của dòng khí trong buồng
tạo hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL
Nghiệm phơng trình vi phân trên có dạng:

*
2
2
R-S

ckp
D
c
l
1
l
k
l
2

9
R
2
*
là hệ số sức cản tuyến tính trên cửa ra buồng tạo hỗn hợp.
Để dao động là tắt dần, tức dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp là
ổn định dới tác động của nhiễu thì:
*
2
2
0
2.

>
RS
J
. Từ đây nhận đợc
các điều kiện:
- Điều kiện dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp là ổn định:
*

()/
==

+



xd
kp
kp
S
R
aF
tg
l
r

ở đây: a
2
*
là hệ số sức cản thuỷ trên cửa ra buồng tạo hỗn hợp;
xd
là
góc mở ứng với dòng chảy trong buồng tạo hỗn hợp ở giới hạn ổn
định;

là thông số nhiễu;
Nhận thấy rằng, khi các kích thớc hình học không thay đổi, tỷ số
S/R
2

. ( )
.
2.()
2
==






kp
kp
tgmm
B
F
JF
f

Với: B(

)=
()

4
11 .11

10
2.5. xác định tính ổn định của dòng khí trong
buồng tạo hỗn hợp động cơ P25.300 và động cơ J85

. ở góc
mở thiết kế

tk
=7,5
0
của động cơ J85 (hình 2.3.b) dòng khí trong
buồng tạo hỗn hợp nằm ở giới hạn ổn định, tức là

tk
=
xd
. Nếu tăng
góc
=9
0
>
xd
, thì dòng trở nên không ổn định.
Trên hình 2.4 trình bày tần số dao động riêng của dòng khí trong
buồng tạo hỗn hợp của hai động cơ. Nhận thấy rằng khi tăng góc mở
rộng
, tần số dao động riêng của dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp
tăng lên. Kết quả cho thấy với động cơ có kích thớc nhỏ (J85) và với


=10
0

=11,5
(a) (b)
Hình 2.4. Đồ thị tần số dao động riêng của dòng khí trong buồng
tạo hỗn hợp BĐTL Động cơ P25.300 (a) và Động cơ J85(b).
(a) (b)
Hình 2.5. ảnh hởng của hệ số cản
*
2
a đến tính ổn định của dòng
khí trong buồng tạo hỗn hợp BĐTL Động cơ P25.300 (a) và Động cơ
J85 (b).
Trên hình 2.5. trình bày ảnh hởng của sức cản thuỷ lực
*
2
a trên
cửa ra đến tính ổn định của dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp khi
góc mở rộng không thay đổi
=
tk
. Kết quả cho thấy có thể điều

=14
0

tk
=9,5
0
*
2
a =50
*
2
a =20
*
2
a =5
*
2
a =10
*
2
a =20
*
2
a =40
*
2
a =60
*
2
a =10

nghiên cứu tìm điều kiện ổn định và không ổn định của dòng khí
trong buồng tạo hỗn hợp BĐTL.
- Có thể thay đổi cấu trúc dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp
BĐTL bằng cách thay đổi góc mở rộng
của kết cấu buồng tạo hỗn
hợp. Khi góc mở

xd
dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp là ổn định.
Khi
>
xd
dòng khí trong buồng tạo hỗn hợp là không ổn định.
- Giải pháp kỹ thuật nhằm hoàn thiện hơn về cấu trúc buồng tạo
hỗn hợp là cần đảm bảo góc mở
=
xd
+(1ữ2)
0
và bố trí các vòi phun
nhiên liệu sát về phía cửa vào buồng tạo hỗn hợp, đặt các bộ ổn định
ngọn lửa lùi vào sâu về phía buồng lửa của buồng đốt tăng lực.

13
Chơng 3. ảnh hởng của dòng khí không ổn
định đến sự hình thnh giọt của dòng nhiên
liệu phun trong buồng tạo hỗn hợp BĐTLĐCTBPL
3.1. Đặt vấn đề
Vòi phun nhiên liệu bố trí trong buồng tạo hỗn hợp BĐTL thờng
sử dụng là vòi phun lỗ đơn, kích thớc lỗ khoảng 0,5

d
x
z
y



D
òng kh
í
D
òn
g
kh
í
V
x
V
x
D
ải Nhiên liệu
B
ề mặt không bị nhiễu
B
ề mặt không bị nhiễu
y
2

y
1

bề mặt trên và bề mặt dới của dải nhiên liệu: F
p
= 2. nV
x
2
y.zdx.
ở đây:
(kg/m
3
) là mật độ dòng khí; n (m
-1
) là số sóng; V
x
(m/s)
là tốc độ tơng đối của dòng khí so với dải nhiên liệu;
+) Lực căng bề mặt:


= =

2
2
(
2.
)
.2 .
yy
Fzdxzdx
xx x


3
2
.
y
Fh zdx
tx

ở đây:
(N.s/m
2
) độ nhớt động lực học của nhiên liệu.
+) Phơng trình cân bằng lực

15
F
p
+ F

+ F
qt
+ F


=

=
22 2 2
x
2V2 n. . . 0 -
nl

cho phép bỏ qua tính nhớt khi tính toán kích thớc giọt nhiên liệu.
Tác động sóng của dòng
khí vào dải nhiên liệu
P
hân rã thành
phân dải
P
hân rã thành
sợi và đứt gãy
Hình thành giọt
nhiên liệu

y

x

z

l
z
h

/2

16
tạo hỗn hợp BĐTL động cơ P25.300
Theo các số liệu kỹ thuật động cơ P25.300 vòi phun đờng kính
d
vf
= 1,5 (mm), áp suất phun p = 40 kG/cm
2
, Đờng kính giọt lớn nhất
tính theo công thức trên là: D
g
=1,3133.10
-4
m=131,3m.
Trong môi trờng dòng khí ổn định, công thức tính đờng kính
giọt nhiên liệu có dạng:
3
3
2
.
3
.
4
.
=

vf
go
D
r
p
ở đây: D

Chất lỏn
g
khôn
g
nhớ
t
Chất lỏn
g
nhớ
t
n
1
0

17
ổn định để làm phân rã dải nhiên liệu phun.
- Dòng khí không ổn định trong buồng tạo hỗn hợp tạo giọt nhiên
liệu có kích thớc nhỏ hơn, chỉ bằng 70,8% so với trờng hợp dòng
khí ổn định, làm tăng nhanh khả năng bay hơi, nâng cao chất lợng
tạo hỗn hợp trong BĐTL ĐCTBPL.
Chơng 4. Nghiên cứu thực nghiệm quá trình
tạo hỗn hợp trong buồng tạo hỗn hợp BĐTL
đCTBPL.
4.1. Đặt vấn đề
Nghiên cứu thực nghiệm quá trình hoá hơi của nhiên liệu trong mô
hình buồng tạo hỗn hợp BĐTL ĐCTBPL gặp nhiều khó khăn và
không an toàn do khả năng xuất hiện cháy nổ. Để đơn giản hoá mô
hình và đạt đợc kết quả cơ bản, dùng nớc thay thế cho nhiên liệu.
30
30
140

=
14
0

100
30
30
30
25
150

117

124

134

144

=10
0
140

18
Mô hình đợc thiết lập dựa theo tính toán kiểm chứng động cơ
P25.300 đa ra trong chơng 2 gồm hai mô hình: Mô hình góc mở

Trên hình 4.2 trình bày vị trí lắp các vòi phun tại tiết diện III-III,
vòi phun đợc bố trí xuôi theo chiều dòng khí, song song với nhau và
đặt cách xa vỏ ngoài một đoạn h=10 mm .
4.4. Các thiết bị và phơng tiện đo
- Đầu đo tốc độ dòng khí kiểu ống pitô 3 lỗ trên hình 4.3, thông
qua mức chênh cột nớc chứa trong ống pitô, đợc hiệu chuẩn theo
đồng hồ đo tốc độ YC450 (hình 4.4).

Đầu dẫn nớc áp suất
10 KG/cm
219
- Đồng hồ đo nhiệt độ dòng khí bằng nhiệt kế giãn nở loại
Daewon của Hàn Quốc, phạm vi đo từ 0
0
C tới 100
0
C, trên hình 4.5.
- Nhiệt kế khô và nhiệt kế ớt đợc chế tạo tại Trung Quốc với
thang đo 0,1
0
, dải đo từ 0ữ60
0
c, trình bày trên hình 4.6.


Hình 4.3. Đầu đo tốc độ kiểu
ống Pitô.
Hình 4.4. Đồng hồ đo tốc độ
YC450.
Đầu đo tốc độ

20
- Hệ thống ống thổi dới âm dùng để lắp mô hình cùng toàn bộ
các thiết bị ở trạng thái lắp ráp đợc trình bày trên hình 4.6.
- Nớc cấp cho các vòi phun, chứa trong 3 bình tổng thể tích 60(l)
(hình 4.7.a), bình đợc tăng áp với áp suất
p=10 kG/cm
2
nhờ máy
nén khí nêu trên hình 4.7.b.
4.5. Nội dung thực nghiệm
4.5.1. Xác định profile tốc độ của hai mô hình
Xác định profile tốc độ ở 5 tiết diện từ (0-0)
ữ(IV-IV) mô hình góc
mở
=14
0
(hình 4.8) và ở 4 tiết diện từ (I-I)ữ (IV-IV) mô hình góc
mở
=10
0
(hình 4.9).

0
80

150
25
30
30
30
0
0
I
I
II
II
III
III
IV
IV

100
30
30
30
25
150

117

124



(
0
C), đo
tại tiết diện cửa ra của mô hình, thì độ chênh lệch nhiệt độ khô ớt
đợc xác định theo công thức:
T=T
kh
T

(
0
C)
4.6. Kết quả thực nghiệm và thảo luận
Kết quả đo profile tốc độ hai mô hình buồng tạo hỗn hợp
=14
0

nêu trên hình 4.10 và
=10
0
nêu trên hình 4.11. Nhận thấy profile tốc
độ của dòng ở mô hình
=14
0
tồn tại điểm uốn, còn profile tốc độ của
dòng khí ở mô hình có góc mở nhỏ không tồn tại điểm uốn. Theo lý
thuyết ổn định khí động, dòng trong mô hình góc mở
=14
0

bay hơi nhanh trong dòng khí không ổn định là mạnh hơn so với
dòng khí ổn định. Kết quả cũng cho thấy đặt vòi phun càng gần cửa
Hình 4.10. Profile tốc độ dòng
khí mô hình
=14
0
Hình 4.11. Profile tốc độ dòng
khí mô hình
=10
0

22
vào buồng tạo hỗn hợp thì độ chênh nhiệt độ khô ớt càng nhỏ, hiệu
quả bay hơi càng cao, chất lợng tạo hỗn hợp càng tốt.

Hình 4.12. Độ chênh nhiệt độ khô ớt mô hình góc mở
=14
0
và
=10
0
; I, III, IV: Vị trí đặt vòi phun.
4.7. Kết luận
- Mô hình buồng tạo hỗn hợp đồng dạng với vật thực có góc mở
lớn (
=14
0