高溫升燃燒室流動(dòng)與貧油熄火過程的影響規(guī)律

陳 堅(jiān)，李建中，胡 閣，陳霖周廷

（1.貴州理工學(xué)院航空航天工程學(xué)院，貴陽 550003；2.江蘇省航空動(dòng)力系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016）

0 引言

作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)3大核心部件之一的燃燒室，是把燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的熱端部件，其性能直接反映了航空技術(shù)的發(fā)展水平。因此在航空技術(shù)發(fā)展過程中備受關(guān)注，其性能也有了質(zhì)的飛躍。現(xiàn)今，各類航空器為了追求更高的動(dòng)力性能，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的要求持續(xù)提高，燃燒室朝著高溫升方向發(fā)展。盡管對(duì)高溫升燃燒室在大狀態(tài)下的油氣比要求越來越高，但對(duì)其設(shè)計(jì)要求并沒有降低：可靠的點(diǎn)火性能、拓寬穩(wěn)定工作范圍、降低出口溫度分布系數(shù)、提高燃燒室壽命、減少污染物排放。這些要求之間往往相互矛盾，折中協(xié)調(diào)非常困難。

貧油熄火被列為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能指標(biāo)，其性能優(yōu)劣將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和穩(wěn)定工作范圍。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的氣流根據(jù)其流量分配分別由射流孔和頭部旋流器進(jìn)入，是包含旋流和橫向射流的復(fù)雜流動(dòng)。旋流和射流之間存在相互作用，對(duì)燃燒室的貧油熄火性能、穩(wěn)定工作范圍、出口溫度分布及污染物排放等具有至關(guān)重要的影響。Muruganandam等對(duì)燃燒室的貧油熄火極限進(jìn)行了試驗(yàn)研究，當(dāng)燃燒室在貧油熄火極限附近工作時(shí)，一些熄火的先兆狀況會(huì)反復(fù)出現(xiàn)，如果出現(xiàn)OH基團(tuán)突然減少，那么預(yù)示著即將熄火；Ateshkadi等在對(duì)燃燒室火焰穩(wěn)定和貧油熄火極限的研究過程中發(fā)現(xiàn)，燃燒室主燃區(qū)的形狀對(duì)貧油熄火極限起關(guān)鍵作用，并由此提出了一種新的預(yù)測(cè)燃燒室貧油熄火極限的模型；Richards等研究發(fā)現(xiàn)主燃孔的位置對(duì)燃燒過程至關(guān)重要，并提出實(shí)現(xiàn)與主流最佳匹配主燃孔軸向位置應(yīng)位于燃燒室高度的1/2處；Gogineni等研究了不同主燃孔位置及孔徑對(duì)燃燒室主燃區(qū)特征的影響，獲得了主燃孔射流對(duì)燃燒室貧油熄火極限和污染物排放的影響規(guī)律；王曉峰等結(jié)合數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果，獲得了主燃孔位置變化對(duì)燃燒室流動(dòng)和點(diǎn)熄火性能的影響規(guī)律；王成軍等采用特征截面特征參數(shù)法，對(duì)中心分級(jí)燃燒室貧油熄火極限進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并對(duì)熄火過程中火焰結(jié)構(gòu)變化的內(nèi)因進(jìn)行了分析。

本文將富油燃燒-淬熄-貧油燃燒（Rich-burn/Quick-quench/Lean-burn,RQL）燃燒技術(shù)與高溫升燃燒室設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)基于RQL的高溫升燃燒室，并以RP-3液態(tài)航空煤油為燃料，分別在冷態(tài)和燃燒狀態(tài)下，采用粒子圖像測(cè)速法（Particle Image Velocimetry，PIV）對(duì)燃燒室流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量。另外，采用高速攝影機(jī)對(duì)燃燒室的貧油熄火過程進(jìn)行拍攝，并將熄火過程的火焰圖像與燃燒狀態(tài)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行疊加，分析流動(dòng)與熄火過程的耦合特性。

1 燃燒室結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)系統(tǒng)

1.1 燃燒室結(jié)構(gòu)

本文研究的燃燒室為基于RQL燃燒技術(shù)的環(huán)形燃燒室單個(gè)頭部，如圖1所示。

圖1 基于RQL燃燒技術(shù)的環(huán)形燃燒室結(jié)構(gòu)

將單頭部扇形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成長(zhǎng)、寬、高分別為300、100和65 mm的矩形結(jié)構(gòu)。為了便于對(duì)氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的孤立研究，燃燒室不設(shè)置冷卻結(jié)構(gòu)，頭部、主燃孔和摻混孔均采用獨(dú)立進(jìn)氣方式，其流量分配為32%、22%和46%。為了保證頭部進(jìn)氣的均勻性，頭部氣流首先流經(jīng)多孔板后，再由旋流器進(jìn)入燃燒室。同理，氣流在進(jìn)入主燃孔和摻混孔前均需流經(jīng)進(jìn)氣腔體，進(jìn)氣腔體的長(zhǎng)度為腔體水力直徑的10倍，主燃孔和摻混孔的開孔板厚1 mm。主燃孔中心距離旋流器出口32.5 mm，摻混孔中心距離旋流器出口63.5 mm。為了便于試驗(yàn)中主燃孔和摻混孔的位置可調(diào)，在燃燒室上、下壁面均采用多個(gè)距離調(diào)節(jié)塊相互搭接的形式并與燃燒室進(jìn)行密封。采用雙級(jí)反旋的斜孔式旋流器和離心噴嘴，噴霧錐角為77°，噴口位于旋流器中心，距離出口19.8 mm。

1.2 試驗(yàn)系統(tǒng)

試驗(yàn)系統(tǒng)（如圖2所示）主要包括：矩形燃燒室、供氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、高速相機(jī)、同步器、激光發(fā)射器、示蹤粒子發(fā)生器、控制系統(tǒng)及2維PIV等。

圖2 試驗(yàn)系統(tǒng)

燃燒室氣流由1臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)供給，通過主氣路后分為5路分別由頭部和上、下主燃孔以及上、下?lián)交炜走M(jìn)入燃燒室，每條支路上均安裝渦街流量計(jì)和閥門對(duì)總壓進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)是以燃燒室頭部進(jìn)口總壓作為基準(zhǔn)，上、下主燃孔和摻混孔的進(jìn)口總壓與頭部保持一致。為了進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，在燃燒室側(cè)壁面設(shè)置觀察窗，其長(zhǎng)和高分別為150和65 mm，長(zhǎng)度方向的起點(diǎn)與旋流器出口平齊。為了便于燃燒室在PIV測(cè)量中尾氣的排出，設(shè)計(jì)了分支型排氣段，激光由平行于燃燒室通道的觀察窗口射入，尾氣則通過排氣段側(cè)開的支管排出。

在PIV測(cè)量中，為了保證具有足夠高的測(cè)量精度，必須確保示蹤粒子在氣流中具有很好的跟隨性和分布的均勻性。在燃燒狀態(tài)下的測(cè)量中，還需要保證在高溫下具有化學(xué)穩(wěn)定性。Mgo的熔點(diǎn)為2852℃，具有較好的耐溫性和跟隨性，因此在測(cè)量中使用平均直徑為10μm的MgO作為示蹤粒子。示蹤粒子由粒子發(fā)生器發(fā)出，噴注在進(jìn)氣總管內(nèi)，噴注位置距離燃燒室各進(jìn)口均達(dá)到3 m以上，從而保證在試驗(yàn)過程中示蹤粒子的均勻性。試驗(yàn)采用的激光器為Nd：YAG雙脈沖激光器，單脈沖最大能量為200 mJ，激光波長(zhǎng)為532 nm，最大工作頻率為15 Hz。數(shù)字相機(jī)為Imperx公司的Bobcat B2041型，最大分辨率為2048像素×2048像素，最小跨幀時(shí)間為200 ns，最高拍攝頻率為20 Hz。同步控制器為Micro Pulse 725型，通過多個(gè)延時(shí)通道同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)延時(shí)的觸發(fā)信號(hào)來控制激光器、數(shù)字相機(jī)和圖像采集板，保證在嚴(yán)格同步的信號(hào)基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)工作。在測(cè)量燃燒狀態(tài)下的流場(chǎng)時(shí)，為了減弱火焰對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在相機(jī)鏡頭前安裝機(jī)械快門和濾光鏡片。濾光鏡片通光波長(zhǎng)為532 nm，帶寬為1 nm；機(jī)械快門的最高工作頻率為2 Hz，拍攝圖像200張。另外，為了盡量減小測(cè)量誤差，PIV的拍攝時(shí)間間隔應(yīng)小于預(yù)估時(shí)間。在試驗(yàn)中參考最高速度估算出時(shí)間間隔為18μs，設(shè)置的實(shí)際時(shí)間間隔為5μs。數(shù)據(jù)詢問窗口的設(shè)置尺寸為32 pixels×32 pixels，放大倍數(shù)為2.604 pixels/mm。另外，使用高速相機(jī)拍攝燃燒室的熄火過程，焦距調(diào)節(jié)至燃燒室中心截面，相機(jī)分辨率設(shè)置為1280 pixels×1088 pixels拍攝頻率為1000 Hz，像素放大率為16.74 pixels/mm。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

在=0測(cè)量截面（子午面）上，燃燒室在不同壓損下的冷態(tài)流場(chǎng)如圖3所示。圖中黑色實(shí)線代表零速度線，即回流區(qū)邊界。從圖中可見，主燃孔射流深度達(dá)到燃燒室高度的一半，將中心回流區(qū)截?cái)?，并在主燃孔射流交匯處下游形成低速尾跡區(qū)，尾跡區(qū)延伸到摻混孔射流處截止。在射流交匯處上游的上、下兩側(cè)，形成旋向相反的局部回流。這說明主燃孔射流與頭部旋流存在相互作用，部分射流將進(jìn)入頭部富油區(qū)強(qiáng)化中心回流。在主燃孔射流交匯處下游上、下兩側(cè)，同樣形成旋向相反的局部回流。局部回流區(qū)的形成強(qiáng)化了主燃孔氣流與周圍氣流的動(dòng)量和質(zhì)量交換，有利于淬熄區(qū)的快速混合。摻混孔射流深度同樣達(dá)到燃燒室高度的一半，在射流交匯處上游的上、下兩側(cè)，形成旋向相反的局部回流。在富油區(qū)和淬熄區(qū)內(nèi)形成的局部回流雖然是成對(duì)出現(xiàn)的，但其位置和大小并不是嚴(yán)格對(duì)稱的。這說明雖然射流孔的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，但是單孔射流與頭部旋流之間的作用力是有差異的。在下?lián)交炜缀缶壭纬闪说退傥槽E區(qū)，而在上摻混孔處卻沒有出現(xiàn)。正因如此，貧油區(qū)內(nèi)上、下兩側(cè)的流動(dòng)方向是不對(duì)稱的，上摻混孔射流在一定程度上主導(dǎo)了貧油區(qū)內(nèi)的氣流方向。另外，在不同壓損下的中心回流區(qū)結(jié)構(gòu)、局部回流區(qū)形成位置、射流孔射流軌跡、尾跡區(qū)位置及結(jié)構(gòu)基本保持一致?？梢哉f明，主燃孔和摻混孔射流與頭部旋流相互作用，提高了燃燒室內(nèi)湍流強(qiáng)度，燃燒室的流動(dòng)處于自模化狀態(tài)（雷諾數(shù)達(dá)到一定值后，雷諾數(shù)的改變幾乎不影響流場(chǎng)性質(zhì)），其流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與壓損無關(guān)。

圖3 燃燒室在不同壓損下的冷態(tài)流場(chǎng)

燃燒室在不同壓損狀態(tài)下，=0截面上不同軸向位置的軸向速度和徑向速度分布如圖4所示。圖中速度均進(jìn)行歸一化處理，其參照量為4%壓損狀態(tài)下僅頭部進(jìn)氣時(shí)的最大軸向和徑向速度。從圖中可見，在不同壓損狀態(tài)下，各軸向位置的速度分布趨勢(shì)保持一致，即流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)特征不會(huì)改變，但速度隨著壓損的增加而提高。這說明壓損的改變不會(huì)影響燃燒室內(nèi)的速度分布，但是對(duì)沿程速度產(chǎn)生影響。增加燃燒室壓損有利于增強(qiáng)富油區(qū)燃油摻混以及淬熄區(qū)內(nèi)氣流的快速混合，從而強(qiáng)化富油區(qū)的燃燒性能和提高淬熄區(qū)的快速混合效果。在=10 mm處，軸向速度分布呈現(xiàn)類似“M”型分布，即中間范圍為負(fù)向速度，兩側(cè)為正向速度。通過兩零速度點(diǎn)之間的高度計(jì)算其中心回流區(qū)高度約為51 mm。徑向速度則呈現(xiàn)上側(cè)正向速度，下側(cè)負(fù)向速度的雙峰結(jié)構(gòu)。在=25 mm處，軸向速度在高度為20~40 mm時(shí)出現(xiàn)負(fù)向速度值大幅度提高。結(jié)合流場(chǎng)圖不難說明，主燃孔射流交匯處前緣形成的局部回流區(qū)能有效加強(qiáng)中心回流區(qū)內(nèi)局部的氣流混合。因此，其徑向速度在靠近燃燒室高度的中心出現(xiàn)了明顯的雙峰分布。在=50 mm處，結(jié)合流場(chǎng)圖發(fā)現(xiàn)，軸向速度在低速尾跡區(qū)出現(xiàn)明顯的負(fù)速度區(qū)域。同時(shí)，由于存在旋向相反的一對(duì)局部回流區(qū)，因此徑向速度在燃燒室高度兩側(cè)形成雙峰的結(jié)構(gòu)特征，且上側(cè)的速度峰值較高。說明上、下兩側(cè)的局部回流區(qū)并不是嚴(yán)格對(duì)稱的，上側(cè)的局部回流具有更高的回流強(qiáng)度。在=100 mm處，軸向速度分布均為正值，而徑向速度分布均為負(fù)值，且軸向速度和徑向速度的分布呈不均勻狀態(tài)，整體來看下側(cè)的速度值略高。說明貧油區(qū)的流動(dòng)特征受摻混孔射流的影響明顯，從而影響燃燒室出口溫度分布。

圖4 燃燒室在Z=0截面上不同軸向位置的速度分布

燃燒室在1%壓損下的不同當(dāng)量比燃燒狀態(tài)下的速度矢量和軸向速度如圖5所示。從圖中可見，在不同當(dāng)量比狀態(tài)下，燃燒室內(nèi)的速度矢量方向、局部回流區(qū)形成位置及旋向基本沒有變化。說明在燃燒狀態(tài)下，當(dāng)量比的變化不會(huì)改變?nèi)紵隣顟B(tài)下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。另外，在燃燒狀態(tài)下，由于液態(tài)燃料是以離散液滴形式噴入燃燒室，部分示蹤粒子會(huì)附著在液滴上。同時(shí)，在旋流器出口附近，液滴的噴射速度較氣流速度高，較大尺寸的液滴由于慣性力大，穿透深度增加，且與氣流的跟隨性變差。因此距旋流器出口較近的軸向距離內(nèi)，PIV測(cè)量出的主要是液滴的運(yùn)動(dòng)軌跡。但隨著軸向距離的增大，燃油顆粒逐漸蒸發(fā)成燃油蒸汽并與氣流混合，PIV相機(jī)才能準(zhǔn)確捕捉到示蹤粒子，從而反映出流場(chǎng)的真實(shí)狀態(tài)。與圖3的冷態(tài)流場(chǎng)對(duì)比可以明顯發(fā)現(xiàn)，由于燃油從離心噴嘴噴出具有一定的噴霧錐角，因此在旋流器出口沒有表現(xiàn)為冷態(tài)時(shí)的貼壁流動(dòng)，而是表現(xiàn)為具有一定擴(kuò)張角的高速流動(dòng)區(qū)域，且在該區(qū)域內(nèi)具有較高的速度梯度。同時(shí)由于液滴相對(duì)氣流具有更高的速度，因此在其迅速擴(kuò)張以及與氣流的相互剪切作用下，在旋流器出口上、下兩側(cè)的角落出現(xiàn)局部回流（角回流區(qū)），且2個(gè)角回流區(qū)的旋向相反。說明燃油噴射與氣流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)燃燒室頭部的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)造成影響。另外，由于在燃燒狀態(tài)下，一方面，燃燒室內(nèi)的溫度升高，氣流密度減小，使得燃燒室內(nèi)氣流的氣動(dòng)阻力減小，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的氣流速度提高；另一方面，燃燒引起更大能量耗散，使得燃燒室內(nèi)的正向速度梯度增大。因此，主燃孔和摻混孔射流上游的局部回流區(qū)雖然存在，并與冷態(tài)時(shí)的旋向相同。但回流區(qū)有所減小，尤其富油區(qū)內(nèi)的局部回流（主燃孔射流上游）減小尤為明顯；同時(shí)主燃孔射流下游的局部回流區(qū)消失。說明燃燒狀態(tài)對(duì)燃燒室富油區(qū)和淬熄區(qū)內(nèi)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)具有一定影響；同時(shí)淬熄區(qū)內(nèi)的駐留時(shí)間將被縮短。在貧油區(qū)內(nèi)，下?lián)交炜咨淞飨掠蔚木植炕亓鲄^(qū)消失，整體上的流動(dòng)方向與冷態(tài)時(shí)的相同，但速度梯度明顯增大，且隨著當(dāng)量比的增大，其速度梯度進(jìn)一步增大。說明燃燒狀態(tài)對(duì)貧油區(qū)內(nèi)的氣流流動(dòng)方向影響較小，但是高溫導(dǎo)致速度及速度梯度的增大。

圖5 燃燒室在1%壓損下的不同當(dāng)量比燃燒狀態(tài)下的速度矢量和軸向速度

燃燒室在改變當(dāng)量比條件下不同軸向位置的軸向速度和徑向速度分布與冷態(tài)時(shí)的對(duì)比曲線如圖6所示。

圖6 燃燒室在冷態(tài)與燃燒狀態(tài)下的流動(dòng)速度分布

從圖6（a）的軸向速度分布曲線中可見，在富油區(qū)和淬熄區(qū)內(nèi)（=10、25、50 mm），雖然在燃燒狀態(tài)下的軸向速度基本為正向速度分布，且在相同軸向位置處的正向速度平均值比冷態(tài)時(shí)的提高5~7倍，但其分布曲線變化趨勢(shì)與冷態(tài)時(shí)的幾乎相同。說明雖然在富油區(qū)受燃油液滴的影響，沒有反映出中心回流的流動(dòng)特征，但液滴的運(yùn)動(dòng)軌跡是由燃燒室的氣流流動(dòng)決定的，即氣流的流動(dòng)特征決定了燃油的分布特征。富油區(qū)內(nèi)正向速度的提高，有利于增強(qiáng)其剪切作用，從而強(qiáng)化富油區(qū)的燃燒性能。淬熄區(qū)內(nèi)正向速度的提高，有利于縮短其駐留時(shí)間，從而有效抑制淬熄區(qū)內(nèi)熱力型NO的大量生成。另外，在相同壓損、不同當(dāng)量狀態(tài)下的軸向速度分布曲線基本重合。說明相比于當(dāng)量比的改變，燃燒室壓損的變化對(duì)軸向速度分布中的速度影響更為明顯。在貧油區(qū)（=100 mm），在燃燒狀態(tài)和冷態(tài)下的軸向速度雖然均為正向速度分布，但是在燃燒狀態(tài)下的軸向速度明顯提高，且速度分布的不均勻性增大。同時(shí)在相同壓損下，隨著當(dāng)量比的增大，軸向速度提高。說明貧油區(qū)內(nèi)的溫度分布不均勻?qū)е螺S向速度分布不均勻，同時(shí)燃燒溫度的提高加速了氣流的流動(dòng)。

從圖6（b）的徑向速度分布曲線中可見，在=10 mm位置處，在燃燒狀態(tài)下的徑向速度分布趨勢(shì)與冷態(tài)的相同，均呈現(xiàn)上正下負(fù)的雙峰結(jié)構(gòu)，但速度峰值較冷態(tài)的提高約10倍，且在相同壓損、不同當(dāng)量比狀態(tài)下的徑向速度分布曲線基本重合。徑向速度的提高，促進(jìn)了燃油液滴在燃燒室周向的摻混，從而強(qiáng)化了富油區(qū)的燃燒性能。在=25 mm位置處，在冷態(tài)條件下的徑向速度分布呈現(xiàn)類似連續(xù)正弦分布特征，出現(xiàn)正負(fù)交替的4個(gè)峰值點(diǎn)。燃燒狀態(tài)下的分布依然為上正下負(fù)的雙峰結(jié)構(gòu)，且速度峰值與冷態(tài)時(shí)的相當(dāng)。說明在此位置處，燃油的蒸發(fā)基本完成，可以反映出燃燒室內(nèi)真實(shí)的氣流流動(dòng)特征，但在燃燒狀態(tài)下富油區(qū)內(nèi)局部回流區(qū)尺寸縮小。在=50 mm位置處，冷態(tài)與燃燒狀態(tài)的徑向速度分布趨勢(shì)基本一致。相比于富油區(qū)，速度峰值點(diǎn)位置向燃燒室高度中心靠近，且速度峰值較冷態(tài)時(shí)的略微增大，但冷態(tài)時(shí)的峰值點(diǎn)位置更靠近燃燒室高度中心。結(jié)合軸向速度分布可以說明，此位置處的流動(dòng)受摻混孔射流上游的局部回流影響，在燃燒狀態(tài)下的局部回流區(qū)尺寸有所縮小。在=100 mm位置處，雖然燃燒狀態(tài)與冷態(tài)時(shí)整體的徑向速度方向一致，但在燃燒狀態(tài)下的徑向速度較冷態(tài)時(shí)的增大，且分布的不均勻性增強(qiáng)。說明貧油區(qū)內(nèi)溫度分布不均勻也將造成徑向速度分布不均勻，同時(shí)燃燒溫度的提高將加速氣流的流動(dòng)。

由于燃燒室內(nèi)存在不同的氣流與火焰的耦合方式，即平行氣流、垂直氣流和漩渦作用于火焰邊界，這都將對(duì)火焰的結(jié)構(gòu)和發(fā)展造成巨大的影響。因此將燃燒狀態(tài)下的流場(chǎng)與熄火過程耦合，研究氣流對(duì)熄火過程中火焰結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。燃燒室在壓損為1%狀態(tài)下的貧油熄火過程與流場(chǎng)的相互關(guān)系如圖7所示。從圖中可見，當(dāng)供油開始減小時(shí)，火焰長(zhǎng)度縮短，且火焰前鋒在主燃孔射流交匯處形成凹面（1~2），即在局部漩渦的作用下，火焰前鋒中間區(qū)域首先熄滅。隨著供油壓力的繼續(xù)降低，火焰的長(zhǎng)度繼續(xù)縮短，且火焰前鋒快速熄滅處均處在局部漩渦的作用下。同時(shí)，火焰的高度減小，火焰邊界由剪切層縮小至中心低速區(qū)（3~5）。隨后火焰在局部漩渦和垂直作用火焰邊界氣流的作用下，中心區(qū)域熄滅，形成類似“C”型結(jié)構(gòu)（6）。當(dāng)供油繼續(xù)降低時(shí)，在垂直火焰邊界氣流的作用下，旋流器根部中心區(qū)域火焰開始熄滅，隨后整個(gè)根部火焰熄滅，火焰快速縮小，燃燒室瀕臨熄火（7~9）。

圖7 燃燒室在壓損為1%狀態(tài)下的貧油熄火過程與流場(chǎng)的相互關(guān)系

3 結(jié)論

（1）壓損的變化不會(huì)改變?nèi)紵伊鲌?chǎng)結(jié)構(gòu)，但隨著壓損的增大，燃燒室內(nèi)沿程速度分布值增大；

（2）燃燒狀態(tài)對(duì)富油區(qū)和淬熄區(qū)內(nèi)流動(dòng)的影響最主要體現(xiàn)在局部的回流區(qū)上，在燃燒狀態(tài)下，局部回流區(qū)縮小甚至消失；同時(shí)，燃油噴射影響旋流器出口上、下兩側(cè)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)；當(dāng)量比的變化不會(huì)影響燃燒狀態(tài)下的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，但影響速度值大??；

（3）除局部回流區(qū)外，在燃燒狀態(tài)與冷態(tài)下的整體速度分布趨勢(shì)基本一致，但在燃燒狀態(tài)下速度顯著提高，其中軸向的正向速度提高約5~7倍，徑向速度提高約10倍；同時(shí)在燃燒狀態(tài)下溫度分布的不均勻性導(dǎo)致了速度分布的不均勻性；

（4）在貧油熄火過程中火焰結(jié)構(gòu)的變化與氣流流動(dòng)強(qiáng)烈耦合。當(dāng)供油開始減小時(shí)，在局部漩渦的作用下的火焰前鋒處首先熄滅；隨后火焰邊界由剪切層縮小至中心低速區(qū)，并在局部漩渦和垂直氣流的作用下熄滅；最后旋流器根部的火焰在垂直氣流的作用下熄滅，燃燒室瀕臨熄火。