题目：回流燃烧室扩压器与火焰筒匹配研究

燃烧室是航空燃气轮机的核心部件之一，而扩压器是燃烧室的重要组成部件，其性能的好坏很大程度上影响着燃烧室的性能，如燃烧室总压损失、点火、出口温度分布和燃烧效率等等。因此，合理的扩压器与燃烧室火焰筒匹配是燃烧室设计的重点之一。

本文针对小型发动机高温升回流燃烧室，设计了扩压器、旋流器、火焰筒和机匣。通过数值计算研究了扩压器结构参数对燃烧室流场的影响。使用激光粒子动态分析仪（PDA）实验研究了常温常压下火焰筒头部的喷雾特性，利用五孔探针测量系统实验研究了在不同工况参数下扩压器结构参数对燃烧室冷态性能的影响，找到了扩压器与火焰筒匹配的最佳方案，并在此方案下研究了引气位置和引气量对燃烧室冷态性能的影响。

数值模拟的结果表明：（1）扩压器对燃烧室压力分布、流场分布和主燃孔、掺混孔射流的角度和穿透深度有很大的影响；（2）火焰筒上下壁面的主燃孔射流、掺混孔射流相对于火焰筒中心线有一定程度的不对称性，旋流器下游的中心回流区也并不十分对称；（3）随着扩压器扩张角度的增加气流的压力恢复越快，在扩张角度为8°时流场分布最佳。（4）引气位置和在一定范围内的引气量对火焰筒内部流场影响很小。

火焰筒头部喷雾实验的实验结果表明：（1）旋流器下游流场呈典型的旋流器流场分布，旋流器出口下游存在一个中心回流区，气流的轴向速度分布呈典型的双峰型分布，随着轴向距离的增加峰值不断减小；喷雾的SMD分布也呈双峰型分布，SMD值的大小随轴向距离的增加而减小；（2）不同油气比时喷雾对流场的影响很小，可以忽略不计；（3）随着头部压降的增加，旋流器下游流场中的轴向速度和中心回流区的回流速度都增加，但是回流区的长度和宽度不随头部压降的变化而变化，SMD的值随着头部压降的增加而变小。

扩压器实验结果表明：（1）无论有无扩压器存在，回流燃烧室出口截面上的速度、总压、静压和总压损失系数分布在X向上基本一致，在Y向上梯度较大，尤其是总压和静压都是随着Y向距离的增加而增大；（2）总压损失系数随着扩张角的增加先减小后增大，当扩张角为8°时总压损失系数最小，此时扩张比A2/A1为1.5；（3）当马赫数小于0.2时，总压损失系数随着扩压器出口到火焰筒上壁面掺混孔之间的距离与扩压器入口高度之比Ldh/h1的减小先减小后增大，扩压器扩张段长度与入口高度之比Ld/h1对总压损失系数的影响也一样；（3）当A2/A1的值为1.5，Ldh/h1的值为3.47，Ld/h1的值为3.53时扩压器与火焰筒匹配最佳。（4）引气实验表明随着引气量的增加燃烧室总压损失系数减小。