王志凯,江立军,陈盛,刘逸博

中国航发湖南动力机械研究所,株洲 412002

航空发动机燃烧室的发展趋势是高温升、低污染、长寿命,因此对头部旋流燃烧组织的设计和研发提出了新的挑战。目前燃烧室头部普遍采用的双级旋流器[1-2]很难满足上述发展要求。为进一步拓宽燃烧稳定工作范围,提升燃烧室性能指标,国内外对三级旋流燃烧组织技术开展了相关研究工作,结果表明三级旋流器能较好地解决上述关键技术难点[3],具备显著提升燃烧室性能的潜力,对改善现役或在研发动机的燃烧及排放性能具有重要意义。

针对三级旋流器,国内外学者研究了流量分配[3]、内外级旋流数[4-5]、叶片数和叶片安装角[6-7]等设计参数对三级旋流流场特性的影响,获得了油气比及进口参数[8-10]、旋流角匹配[11]、喷嘴形式[12]等对三级旋流器燃烧室燃烧性能的影响,并对三级旋流器燃烧室的熄火性能[13-14]和出口温度分布[15-16]等性能指标开展了试验研究。上述研究结果验证了三级旋流器作为先进燃烧室头部方案的可行性和前景优势。

在相关研究中,针对旋流器下游贴壁流场(本文中“贴壁”均指旋流场紧贴旋流器出口处的头部导流板壁面)和锥形流场观点不一。一种观点主要基于热结构热防护方面考虑,认为旋流器出口流场应避免贴壁,要有适当的扩展角。如文献[17-19]认为角回流区不可取消,否则会使得火焰稳定的主要区域向头部壁面移动,火焰回流到头部导流板,表面过热容易造成结构损伤。……