题目：小发回流燃烧室头部流场和雾化特性研究

发动机燃烧室的燃油浓度分布和气流流场的组织对燃烧室的性能起到决定性的作用。回流燃烧室由于其本身特殊的进气方式和结构紧凑等特点，使它成为成为现今小型发动机的主要选择，但也正是由于空间狭小，使得回流燃烧室主燃区的组织成为一项重大课题和难题。 本文针对某型小发回流燃烧室研制和试验中出现的问题：点火困难、联焰不稳定、头部局部过热等，采用实验和数值模拟手段研究基准结构（旋流杯及火焰筒）的冷态流场和喷雾特性，总结设计其存在的问题，并在此基础上提出一系列改进方案，开展实验和数值模拟研究，最终确定合理可行的改进方案。实验部分进行了基准结构和改进结构分别在矩形受限空间条件下和模拟真实结构火焰筒条件下的流场和喷雾特性实验，改进结构三头部的流场和喷雾特性实验。数值模拟部分研究了基准结构和改进结构分别在模拟头部特征尺度受限空间条件下和带主燃孔射流的简化火焰筒条件下的流场特性。 实验与数值模拟结果表明：基准结构的流场和喷雾场比较怪异并且不稳定，中心回流区呈先收后扩的发展态势，在旋流杯出口处形成的中心回流区很快衰减，回流区尺度也比较小，大约在下游20mm截面之后回流区再次发展，并且流场存在很大的角涡，基准结构喷雾锥角很小，回流区内的雾化较差，基准结构的流场和喷雾场有两种不稳定的情况，一种情况是产生很大的中心回流区并且喷雾锥角显著增大，另外一种情况是中心回流区分为两个，回流区在出口处很快衰减至截止，在下游再次发展。改进结构产生一个统一的强劲的中心回流区，并且喷雾锥角较大，液滴的雾化和分布都有实质性改善。火焰筒外壁面的主燃孔射流偏向上游，内壁面的主燃孔射流偏向下游，穿透深度几乎达到对面火焰筒壁面，主燃孔射流会破坏回流区的结构，加快回流区的衰减并且可以改善射流区域的雾化。三头部与单头部实验结果相比，回流区达到最宽边界的位置更靠近旋流杯出口，回流区更长，喷雾锥角更大，头部之间的角涡相比单头部时得到了加强。