题目：某旋流杯环形燃烧室三维湍流流动与燃烧的数值模拟

为了改进燃烧室旋流器和火焰筒的设计，提高整个燃烧室的工作特性，需要深入研究燃烧室流场。由于现代燃烧室形状比较复杂，实验研究有很大的局限性，而采用数值模拟的方法可以节约研制费用，所以对整个燃烧室内的流动进行数值模拟非常必要的。本文使用FLUENT软件对13种不同结构的燃烧室进行了数值模拟。首先，本文将基准结构的计算流场与已有的实验结果进行了比较，结果与实验能够基本吻合。之后，本文在保证计算模型及计算方法不变得情况下，分别计算了不同双径向旋流器结构（变旋流器出口面积，旋流数）和主燃孔位置（变主燃孔排列和分布）的燃烧室流场和浓度场，重点分析了旋流数、旋流器出口尺寸及主燃孔排列方式对燃烧室流场的影响，并绘制了最大回流速度及回流区的尺寸与这些物理量之间的关系曲线图。最后，本文对基准结构的燃烧室进行了燃烧模拟，得到其热态温度场，并试图寻找冷态与热态之间的关系。通过对计算结果的分析，得出以下结论：1）双径向旋流器在火焰筒头部中心形成了回流区，且尺寸大，回流速度高，起到了很好的稳定火焰的作用；2）中心回流区前端点在文氏管内，后端点对应于主燃孔位置，主燃孔射流的存在显著缩短了回流区长度3）由于主燃孔射流的作用，流场向下游发展时回流区呈逐渐被压扁的过程；4）增大减小一级旋流器出口面积将使形成的回流区尺寸有所减小增大；5）减小增大二级涡流器出口面积将使回流区有所减小增大6）在出口面积改变量相同的情况下，二级旋流器对流场的影响要比一级旋流器大，二级旋流器对流场的结构起着主要作用。7）一级旋流器旋流数减小增加，将使回流区的尺寸微小减小增加，但变化幅度均很小；8）二级旋流器旋流数减小增加，将使回流区的宽度减小增加；9）通过比较可以看出，一级旋流器对流场的影响比较小，回流区的结构主要由二级涡流器气流决定。10）主燃孔轴向位置对流场的最大负速度和回流区的轴截面形状影响不大，但它对回流区的长度影响很大。这与回流区终止于主燃孔所在的位置的结论是一致的。11）主燃孔的排列方式影响回流区端部的形状，不同的排列方式对回流区的挤压效果不同。12）热态的高温区范围与回流区范围基本相当，由于热态的温度场与工况有直接的关系，所以需要进一步分析不同工况下的燃油浓度分布场才能够研究冷态与热态之间的关系。