双旋流燃油燃烧特性的实验研究与数值模拟-动力工程及工程热物理专业论文.docx

双旋流燃油燃烧特性的实验研究与数值模拟摘 要为满足现代航空发动机变工况运行特性，双旋流燃烧器应运而生。 但是目前对双旋流器火焰结构的可视化研究较少。本文主要对双旋流 燃油燃烧器的火焰结构及燃烧特性进行了实验研究和数值模拟。关注 点主要在于探究当量比，双旋流器内叶片安装角及双旋流器内外旋流 器相对旋向对火焰结构及燃烧特性的影响，并试图从流场结构入手分 析产生这些影响的原因。实验中采用平面激光诱导荧光（OH-PLIF） 技术对火焰结构进行诊断，使用热电偶及气体分析仪对燃烧特性进行 测量。在对火焰结构进行定量分析的过程中，本文定义了火焰发展轨 迹曲线，火焰偏转角，火焰起始偏角及火焰面积等四个定量参数。在 数值计算部分，使用 Fluent 软件对实验工况下的燃烧过程进行数值模 拟，并比照实验结果对数值模拟结果的准确性进行分析。最后使用数 值计算中得到的流场数据，对双旋流器燃油火焰的位置及形状进行了 分析。研究结果发现：当量比和可以连续变化的双旋流器几何参数对火焰结构的影响都 存在一个特征值，这些特征值将影响火焰结构的变量划分为不同的区 间，在每一个区间内，不同类别的变量对火焰结构的影响强弱不同；内外旋流器的相对旋向对燃烧室出口温度分布的不均匀性几乎没 有影响，但同向双旋流器的 NO 排放比反向双旋流器低。内旋流器叶I片安装角越大，NO 排放越低，但其对燃烧室出口温度分布没有规律性影响。双旋流器燃油火焰稳定存在于流场中一个特定区域内，当量比会 影响该区域的特点，在高当量比下，该区域内径向速度处于最小值， 而在低当量比下，该区域内切向速度处于最小值。关键词：双旋流器、燃油燃烧、OH-PLIF、火焰结构、燃烧特性IIEXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDY ON OIL FLAME STRACTURE OF A DUAL-SWIRLERABSTRACTTo meet the modern aero-engine operating characteristics in variable condition, dual-swirl burner emerged. However, there is less research on visualization in dual-swirler flame structure. This paper focuses on the flame structure and combustion characteristics of dual-swirler oil burner with the mean of conducted research and numerical simulation. The main focus is to explore the influence of equivalence ratio, the inner swirler vane angle and the rotation of the two swirler on the flame structure and combustion characteristics, and trying to analyze the reasons for these effects from the flow structure. Experiments using a planar laser-induced fluorescence (OH-PLIF) technique for the diagnosis of flame structure and use thermocouples and gas analyzers for combustion characteristics measuring. For the purpose of analyzing flame structure quantitatively, this paper defines the flame trajectory curve, the flame deflection angle, the flame start angle and the area of flame. In the numerical part, using Fluent to simulate the combustion process in the experiment conditions, and comparing the experimental results with the simulation results to mutatisIIImutandis the accuracy of numerical sim