付 豪何创新刘应征

1．上海交通大学机械与动力工程学院 叶轮机械研究所,上海 200240;2．上海交通大学 燃气轮机研究院,上海 200240

0 引 言

射流广泛存在于各种工业中,但由于工程实际中受腔体的空间限制,导致流场产生明显的变化。轴对称受限射流在一定条件下,存在一种射流体贴着腔体壁面螺旋前进的旋进现象。旋进射流的存在增强了燃料的混合,进而可降低NOx排放以及改善火焰稳定性,因此在各种燃烧室中得到了广泛的应用[1-2]。与无旋和高旋流喷油器相比,低旋流喷油器在NOx排放方面具有更大的优势[3-5]。无旋旋进射流流入大的腔体时会再附于壁面并绕轴线开始进动,再附点另一侧形成逆压梯度从而诱导产生一个很大的回流区,这种主要的旋进流动特征会在腔体内部循环,对燃烧性能影响很大。毫无疑问,旋流条件下的旋进射流流动特性会变得更加复杂。因此,获取射流入口旋流大小对旋进射流流动特性的影响尤为重要。

自旋进射流被发现以来,大量学者对其进行了深入研究。射流流体通过无旋喷嘴进入突然扩张的圆柱形腔体中产生流动分离,并再次附着到腔体内壁面从而产生非轴对称的流动现象。流动的不稳定性导致再附点轴向和周向移动,诱导射流流体在受限空间中产生螺旋状的旋进(Precession)现象[6]。这一现象与轴对称腔室突然膨胀时的流动不稳定性密切相关。旋进射流再附后,一方面导致再附点上游区域形成环流泡,另一方面会在再附点相反的地方形成一个大的回流区[7]。……