燃油喷嘴结构对燃烧室流动特性的影响研究

中国直升机设计研究所

本文根据无人直升机发动机燃烧室结构，建立燃烧室物理模型，利用数值模拟方法研究旋流器叶片的旋流角度和燃油喷嘴轴向几何位置对发动机燃烧室总压损失、流场分布、温度场分布、燃烧效率以及污染物排放的影响。在冷态和热态工况下，总结燃油喷嘴结构对燃烧室流动特性的影响规律。

发动机为无人直升机飞行提供动力，燃烧室作为发动机的三大核心部件之一，直接影响发动机的工作性能。燃油喷嘴结构将对无人直升机燃烧室性能产生重要影响，按照发动机不同的工作状态，喷嘴的功能是供给燃烧室合适数量、具有良好雾化质量的燃油。旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。

国外对发动机燃烧室性能开展了较多研究，主要包括燃油喷嘴几何结构以及工况参数对燃烧室性能的影响研究；雾化特性理论和实验研究，气流结构特性、喷雾特性、混合特性研究，以及喷雾湍流相互作用机理、燃烧不稳定性研究等。本文以旋流器叶片的旋流角度和燃油喷嘴的轴向位置为变量，利用数值模拟探究这两种结构的改变对燃烧室性能的影响规律。

数值计算概述

计算模型

常见的旋流器分为轴向旋流器、径向旋流器和斜向旋流器。本文以更适合贫油直喷燃烧室的轴向旋流器为研究模型，建立燃油喷嘴和旋流器的组合模型如图1所示，燃油喷嘴结构整体模型如图2所示。本文研究模型生成的网格数约为80万，网格质量普遍大于0.25，极少部分在0.1～0.2之间，网格质量良好，满足Fluent计算要求。……