旋流器間距及空氣分配對富油/焠熄/貧油燃燒室溫度和排放的影響

朱旭彤，張 亮，葛 冰，臧述升

(上海交通大學機械與動力工程學院，上海 200240)

富油/焠熄/貧油(rich/quench/lean，RQL)燃燒技術是一種軸向分級燃燒技術，將燃燒區域分為富油區、焠熄區和貧油區，利用焠熄空氣將燃燒方式由當量比在1.2～1.8范圍[1]的富油燃燒快速轉變成貧油燃燒.該燃燒技術由于其極低的污染物排放和操作靈活性而備受關注[2].RQL 燃燒室中，流動結構及空氣組織方式影響著排放特性及溫度分布.本文針對其中兩點，旋流器間距以及頭部空氣與焠熄空氣之比對RQL燃燒室進行實驗研究.Kao等[3-4]通過對直列式多噴嘴燃燒室的實驗研究發現旋流器個數對流場結構有明顯影響.Shih 等[5]通過數值研究發現，RQL燃燒室空氣分配改變所引起的動量通量比變化對焠熄射流穿透深度有顯著影響.在相同的空氣分配比例下，非反應流中焠熄射流的穿透深度遠大于反應流.Doerr 等[6]通過實驗研究發現，對于特定的幾何結構的RQL燃燒室，存在最優的焠熄射流與主流動量通量比，使得熄摻混效果最好.Makida 等[7]通過對一種小型飛機發動機RQL 燃燒室的實驗研究發現，焠熄空氣量的增加會改變RQL燃燒室點火及貧燃熄火性能，并對該型RQL燃燒室選擇了最合適的空氣分配及熄孔布置方式.樊未軍等[8]通過對駐渦RQL 燃燒室排放性能的實驗研究發現，因為分級燃燒，要合理的分配富油區空氣比例，才能使燃燒生成的中間產物和在貧油區進行反應，從而抑制NOx的生成.富油區余氣系數等于0.7時，NOx排放最低.蘇金友等[9]對RQL 燃燒室進行7 種不同當量比下的數值研究發現，當富油區的當量比為1時，焠熄射流只起到了冷卻作用；……