旋流器间距及空气分配对富油/焠熄/贫油燃烧室温度和排放的影响

朱旭彤，张 亮，葛 冰，臧述升

(上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240)

富油/焠熄/贫油(rich/quench/lean，RQL)燃烧技术是一种轴向分级燃烧技术，将燃烧区域分为富油区、焠熄区和贫油区，利用焠熄空气将燃烧方式由当量比在1.2～1.8范围[1]的富油燃烧快速转变成贫油燃烧.该燃烧技术由于其极低的污染物排放和操作灵活性而备受关注[2].RQL 燃烧室中，流动结构及空气组织方式影响着排放特性及温度分布.本文针对其中两点，旋流器间距以及头部空气与焠熄空气之比对RQL燃烧室进行实验研究.Kao等[3-4]通过对直列式多喷嘴燃烧室的实验研究发现旋流器个数对流场结构有明显影响.Shih 等[5]通过数值研究发现，RQL燃烧室空气分配改变所引起的动量通量比变化对焠熄射流穿透深度有显著影响.在相同的空气分配比例下，非反应流中焠熄射流的穿透深度远大于反应流.Doerr 等[6]通过实验研究发现，对于特定的几何结构的RQL燃烧室，存在最优的焠熄射流与主流动量通量比，使得熄掺混效果最好.Makida 等[7]通过对一种小型飞机发动机RQL 燃烧室的实验研究发现，焠熄空气量的增加会改变RQL燃烧室点火及贫燃熄火性能，并对该型RQL燃烧室选择了最合适的空气分配及熄孔布置方式.樊未军等[8]通过对驻涡RQL 燃烧室排放性能的实验研究发现，因为分级燃烧，要合理的分配富油区空气比例，才能使燃烧生成的中间产物和在贫油区进行反应，从而抑制NOx的生成.富油区余气系数等于0.7时，NOx排放最低.苏金友等[9]对RQL 燃烧室进行7 种不同当量比下的数值研究发现，当富油区的当量比为1时，焠熄射流只起到了冷却作用；……