分层比对双旋流预混火焰结构和燃烧不稳定的影响

刘易明，谭建国，高政旺，刘 瑶

分层比对双旋流预混火焰结构和燃烧不稳定的影响

刘易明，谭建国，高政旺，刘 瑶

(国防科技大学空天科学学院，长沙 410073)

基于双旋流预混燃烧实验系统，采用动态压力传感器、ICCD相机等装置，研究了不同分层比对双旋流预混火焰宏观结构和燃烧不稳定的影响．研究结果表明：随着分层比增大，火焰的主释热区由主燃级下游逐渐移向火焰根部，再逐渐向预燃级下游靠近，旋流火焰张角随之增大，火焰中心界面结构有“W”、“V”和“多褶”3种典型结构；随着分层比增大，火焰由稳定转为不稳定，且主频都在60Hz左右，振幅先增大再慢慢下降，且在分层比为1.25和1.50时，有明显的不稳定第二频率出现，其大小约等于2倍的不稳定主频．

双旋流；预混火焰；宏观结构；分层比；燃烧不稳定

随着发动机越来越严格的NO排放要求，贫燃预混燃烧技术成为最受关注的燃烧方式之一[1]，其多采用中心分级的双旋流预混燃烧组织模式，一般分为两级，即中心预燃级和外层主燃级．大部分的燃料和空气从外层主燃级进入，中心预燃级主要用于稳定火焰．双旋流预混燃烧不仅可以显著降低NO排放，而且能够同时满足燃烧效率、点火及熄火等其他燃烧要求[2]．正因为如此，各大航空发动机公司和科研机构均在这方面开展了大量的研究．如GE公司发展的TAPS(twin annular premixing swirled burner)[3-6]，已成功应用于Leap-X发动机，其NO排放相对于CAEP/6标准降低了大约50%；国内如北京航空航天大学提出的TeLESS(technology of low emissions with stirred swirls)[7-13]．

但在实际工程应用……