双级轴向旋流器性能评估方法研究(二)——旋流器下游几何的影响

摘要

开展了双级轴向旋流燃烧室反应流场和燃烧性能的理论与数值研究.通过数值仿真的方法研究了旋流强度与旋流器下游几何(套筒)尺寸对于燃烧室反应流场与燃烧性能的影响规律,数值仿真结果表明:当旋流强度低时,旋转气流倾向于脱离套筒喉部附近的壁面,形成类似于喷射的流动;套筒扩张角越大,旋流强度增幅越大;套筒扩张半角在30°到60°之间时,能量利用率随扩张半角增加而逐渐增大;当扩张半角大于60°时,能量利用率略有下降;当扩张半角在30°～70°时,气流扩张角随套筒扩张半角增加而增大;研究发现,存在临界套筒扩张半角73°,大于该临界角,气流与套筒发生“脱体”现象.通过理论推导与数值仿真相结合的方法,发展建立了套筒出口气流扩张角估算公式,通过与实验及数值结果比较发现,该公式能够对旋流器出口近场气流发展进行准确预测,为未来旋流器的设计提供了一种实用有效的方法.