● 摘要
驻涡燃烧室具有结构简单紧凑、低成本和低污染排放的巨大潜力，其良好的火焰稳定性能和宽阔的工作范围得到了普遍认可，从概念提出至今已经历了四代发展。其结构上被凹腔分隔为驻涡区和主燃区两部分，驻涡区用来稳定火焰，主燃区提供动力。本文以课题组正在设计研究的矩形驻涡燃烧室结构为基础，设计了一种适用于驻涡燃烧室的喷油杆和燃烧室进口钝体双通道结构，对该喷油杆进行了雾化性能试验、流动性能模化试验和冷却性能模化试验。搭建燃烧试验台，进行燃烧室冷态和热态试验，研究来流参数和供油量等对驻涡燃烧室压力损失、燃烧效率、温度分布和污染物排放等性能的影响，验证和改进喷油杆的性能。使用Fluent软件进行数值模拟，针对凹腔区流动、油气匹配、燃烧组织方式等问题进行理论分析研究，对比验证驻涡燃烧室及喷油杆的各项性能。试验及数值模拟结果表明：该喷油杆的液滴SMD普遍在25~60μm之间，且均匀性较好，结构设计合理，具备较好的雾化、流动和冷却性能，应用在驻涡燃烧室上获得的燃烧性能较为理想，燃烧效率在93%~98%之间。在试验工况下，数值模拟得到的喷油杆雾化、流动与换热特性结果与试验结果相吻合，表明采用的数值研究方法可信度较强。本文的研究可以为驻涡燃烧技术在燃气轮机燃烧室上的工程应用提供有益的理论参考和技术储备。