题目：小波瓣燃烧器及其应用研究

波瓣混合器能够显著提高主、次流的混合效率，其原因：一是在同样出口面积的条件下，与常规混合结构相比，波瓣混合器的特殊结构增大了两股气流的接触面积，使得主、次流之间的黏性剪切混合增强；二是由流向涡、正交涡等引起的对流混合作用的增强。波瓣混合器中形成的大尺度流向涡阵列是波瓣具有良好混合性能的根本原因。随着高新技术的不断发展，许多研究人员对主喷管呈波瓣形状的混合器给予了极大的关注，对这种形式的波瓣混合器做了大量的模型实验、流场测试与数值模拟研究，扩大了波瓣混合器在航空领域的应用范围。如果将波瓣混合器应用于燃烧室中，在燃烧器下游还能形成流向涡阵列，那么不但可以在很短的流向距离内实现燃料和氧化剂的均匀混合，提高燃烧效率，而且还可以大大增加燃烧的驻留时间和稳定性，减少排气污染等。本文在已有实验基础上，建立了小波瓣燃烧器内外流一体化的三维流场数值计算模型，考虑辐射换热，研究了不同的燃烧反应模型对温度场的影响，最后与已有的实验结果进行对比分析，找到了实验中出现的小波瓣燃烧器出口温度型及壁面轴向温度型异常的原因。结果表明：出口异常温度型的原因是丁烷在小波瓣燃烧器出口的速度远高于氧气在混合燃烧室的流动速度，燃烧器中心附近的丁烷未与氧气接触反应；壁面异常轴向温度型的原因是在混合燃烧室出口截面附近，壁面通过对流换热向外发出的热量高于燃烧火焰对壁面的辐射加热量。此外，本文还对某小型涡喷发动机的燃烧室流场进行了初步的数值模拟研究，得到原型及改型之后的燃烧室内的流场速度分布以及燃料的分布情况，并对比研究波瓣应用于进气斗设计的可行性。以上数值模拟研究，不但可以得到适合于波瓣燃烧器流场、温度场数值模拟研究的方法，也为今后将小波瓣燃烧器应用于微涡喷发动机燃烧室的设计上提供了依据，具有重要的理论价值和工程应用意义。