副模旋流器叶片角对双旋流燃烧室内相干结构影响的大涡模拟研究

利用大涡模拟方法研究了一种双旋流分区直混燃烧室内的大尺度相干结构以及副模旋流器叶片角度变化(35°,40°,45°)对其的影响规律。结果表明:在主模下游并未观察到明显的相干结构,在副模下游捕捉到4种典型的螺旋涡结构,分别代表了PVC及其3种高次谐波模态。根据与剪切层的“解耦”位置,螺旋涡在空间中被划分为2个区域,分别为“发展区”和“耗散区”。随着副模旋流器叶片角度增大,在频域内,PVC及其高次谐波结构特征频率先减小后增大,谐波模态的能量贡献比例提升,双螺旋结构取代单螺旋结构成为非定常流场中的主导结构;在空间内,PVC总长度基本保持不变,初始半径逐渐增大,扩张角先增大后减小,剪切层与螺旋涡“解耦”的位置逐渐提前。

旋流器关键参数对双旋流冷态流场特性的影响

为了探究中心分级双旋流燃烧室内冷态流场特性,采用粒子成像测速法PIV (Particle image velocimetry)方法进行研究,揭示了值班级与主燃级旋流的相互作用及其对双旋流燃烧室内流场的影响机制,获得了值班级旋流强度、主燃级旋流强度和两级旋流之间的空气比例等旋流器关键参数对燃烧室内流场的影响规律。结果表明:在基准方案下,仅值班级工作时不能形成中心回流区,随着旋流较强的主燃级加入,在主燃级和值班级旋流的相互作用下能够形成稳定的中心回流区;在中心分级双旋流燃烧室中,随着值班级旋流强度的增大,中心回流区的扩张角、径向宽度和回流量明显增大。当值班级旋流的旋流数大于0.6时,中心回流区尺寸随旋流强度的增大无明显变化;当主燃级为强旋流时,主燃级旋流强度对中心回流区影响较小,旋流强度的增大对中心回流区的发展有轻微的抑制作用,但在主燃级旋流数分别为0.723,1.017和1.553时均能形成稳定的中心回流区;对于值班级旋流较弱、主燃级旋流较强的中心分级双旋流燃烧室,主燃级和值班级之间空气比例的增大能够明显导致中心回流区扩张角、径向宽度和回流量增大。