● 摘要
燃烧稳定是对发动机加力燃烧室最基本的要求，这需要加力燃烧室在点火之后，能使火焰面在各种工作条件下维持稳定的传播。而在这里面，火焰稳定器的作用至关重要。而随着航空发动机性能要求的提高，加力燃烧室要拥有更宽的工作范围，对火焰稳定器的要求也越来越高，因此对火焰稳定器的吹熄特性做出研究至关重要。通过对火焰稳定器吹熄特性的研究，特别是对贫油熄火现象的研究，掌握贫油熄火边界的预测方法，不但有利于拓宽加力燃烧室的工况范围，对提高燃烧效率、改善点火性能也有很大帮助。
目前对于吹熄特性的研究已有大量的试验数据，但缺乏系统的整理总结，通过数值计算，可以对原有的试验数据进行系统的筛选整理，同时还可以使用试验数据对数值计算结果进行验证。本文根据已有试验数据对蒸发式火焰稳定器的吹熄特性进行了数值模拟研究。采用计算流体力学软件Fluent对蒸发式火焰稳定器周围，特别是后方的冷态速度场、燃料浓度场进行了数值模拟。从冷态燃油浓度场的角度分析不同工况下发生富油熄火的原因差异，同时将蒸发式火焰稳定器冷态流场与贫油熄火联系起来，提出了蒸发式火焰稳定器贫油熄火边界预测模型及相关方法，实现了从冷态流场预测贫油熄火的目的。通过与已有试验数据的对比，预测结果令人满意。
研究结果表明：（1）在常温工况下，蒸发式火焰稳定器发生富油熄火主要是由于燃油散布效果差，回流区内十分富油，一半以上区域燃油浓度超过0.08，局部区域的油气相对化学恰当比高出数倍，难以维持燃烧，进而导致熄火。（2）在低温工况下，蒸发式火焰稳定器发生富油熄火主要是由于低温状态下燃油蒸发效果差，导致稳定器前方燃油喷杆喷出的燃油未能完全蒸发，实际稳定器后回流区内一半以上区域油气比低于0.05，同时伴随前方来流进入回流区的大量未完全蒸发的油滴吸收了反应产生的部分热量，而导致熄火。（3）可以将所研究的蒸发式火焰稳定器作为小型燃烧室对待，通过对数值模拟结果进行处理，求出各工作状态下临近贫油熄火时燃烧区的体积及进入燃烧区的混气流量。（4）可以将贫油熄火边界半经验预测模型与数值模拟相结合，根据稳定器后方冷态流场、燃油浓度场与热态流场之间的相关性，对贫油熄火边界做出预测。