● 摘要
本论文主要针对两种旋流杯和三个火焰筒结构相匹配的六组实验件，考虑到旋流杯进气量和主燃孔布局对头部及主燃区流场的影响，进行了冷态流场和浓度场的试验。对于两个旋流杯，主要研究了头部进气量对头部流场及雾化特性的影响；对于三个火焰筒，研究了在相同工况下主燃孔位置对流场结构和雾化特性的影响。通过各个实验件实验结果的比较分析，得到了一些有益的结论，并建立了相关的数据库。火焰筒流场试验结果表明：回流燃烧室内，主燃孔射流明显带有环腔二股气流通道内气流流动方向的痕迹，内外壁射流极其不对称，即内壁主燃孔射流向流场下游倾斜，外壁主燃孔射流向流场上游倾斜；在火焰筒头部存在中心回流区，但由于主燃孔射流强度大、穿透深度深，回流区的长度显著缩短，在旋流杯出口下游约0.5D（D为旋流杯出口直径）已经截止；对于同一种旋流杯，主燃孔位置直接影响到了头部及主燃区速度分布特性，主燃孔向上游移动时，会破坏头部流场的轴对称性，造成所测量区域回流区面积增大，而当主燃孔位置远离旋流杯移动时，头部流场轴对称性较好，速度场分布较为接近常规的顺流式燃烧室流场分布；旋流杯进气量大小也直接影响到头部流场的稳定性，头部进气量相对增大时，头部流场较稳定，不易受到主燃孔射流的影响，头部进气量相对减小时，头部流场抗干扰能力下降，受主燃孔射流影响增大，流场分布较为紊乱。火焰筒头部喷雾试验结果表明：在试验测量的工况下，各截面上SMD分布规律基本一致，最大SMD分布在中心，由中心向外SMD逐渐减小，沿轴向向下游移动，SMD最大值位置变化较小，逐渐向边缘移动，SMD的空间分布越来越均匀，经过主燃孔后，SMD最大位置向中心移动，SMD空间分布更加均匀；主燃孔位置对头部油雾SMD分布影响较大，主燃孔前移，主燃孔前各截面上SMD呈峰状分布，SMD最大值位置逐渐向中心移动，空间分布均匀性变差，而主燃孔位置后移，各截面上SMD分布规律性较差，但空间分布均匀性逐渐变好；旋流杯进气量大小直接影响到旋流杯的雾化质量，进气量较大的旋流杯雾化质量在相同工况下明显要优于进气量小的旋流杯结构。