王于蓝, 范雄杰, 高 伟, 刘存喜,3,*, 杨金虎,3,刘富强,3, 穆 勇,3, 徐 纲,3,*

1. 中国科学院工程热物理研究所 中国科学院轻型动力重点实验室, 北京 100190;2. 中国科学院大学, 北京 100049; 3. 中国科学院 轻型动力创新研究院, 北京 100190

0 引 言

航空发动机燃烧室将燃料的化学能转化为热能从而对涡轮做功[1]。航空发动机是飞机的“心脏”，而燃烧室可以说是“心脏”的“心脏”。随着发动机燃烧室由传统富油头部设计向多级旋流燃油分级的贫油头部设计发展[2]，燃烧室头部进气量大幅增加，流场组织、燃油雾化、油-气混合、燃烧组织等都在燃烧室头部完成，燃烧室头部的流场组织在燃油雾化、蒸发、混合和燃烧组织中的作用越来越重要，决定着燃烧室的点/熄火稳定工作边界、出口温度分布质量、污染物排放水平和火焰筒寿命等燃烧性能。

为满足发动机推重比、寿命、污染物排放和安全性等性能要求，军用发动机的高温升燃烧室和民用发动机的低污染燃烧室普遍采用先进的分区分级耦合燃烧组织方法，如贫油预混预蒸发燃烧(LPP)、富燃-淬熄-贫燃燃烧(RQL)以及贫油直接喷射燃烧(LDI)等[3-5]。这些先进的燃烧组织思想已经部分成功运用于在役军用和商用发动机燃烧室中，如美国通用电气(GE)的双环预混旋流器燃烧室(TAPS)，英国罗尔斯·罗伊斯(RR)的Lean-burn燃烧室，普惠(PW)公司的TALON燃烧室，日本宇航局(JAXA)的Lean-stage燃烧室等。这些先进燃烧室采用多级旋流器的燃烧室头部结构，流场组织过程和流场结构特征复杂，湍流强度高，且流场特性受旋流器气动结构参数和燃烧室结构影响大。……