壁面冷却空气对贫油吹熄特性影响的激光诊断研究

摘要

针对燃烧室中冷却壁面的冷却气膜会影响燃烧室内的流场、改变回流区结构，从而影响贫油吹熄特性这一问题，在一带有气膜冷却的旋流燃烧室上开展了不同壁面空气占比下的贫油吹熄极限测量。结果表明：壁面冷却空气占比达到0.2时，不同燃油流量下，以全局空气流量计算，燃烧室吹熄当量比降低的范围在0.09～0.1之间；以主流空气计算，吹熄当量比降低范围在0.01～0.028之间。为了更加深入研究这一规律的原因，开展了平面激光诱导荧光(PLIF)激光诊断测量，可知引入壁面冷却空气后，OH基更集中分布在靠近燃烧室底部的火焰根部。在稳定火焰工况中，与近吹熄火焰相比，在燃烧室底部附近的火焰中央有大量OH基分布，这将有助于火焰的稳定，并拓宽贫油吹熄极限。米氏散射实验结果表明，引入壁面冷却空气后可使燃油液滴更集中分布在燃烧室底部附近，这将导致根部火焰局部当量比提高，易于形成稳定的火焰。结合所得实验结果，在所使用的旋流模型燃烧室内，加入占比为0.2的壁面冷却空气，可以拓宽燃烧室的贫油吹熄极限，有助于火焰的稳定。研究结果有望对带有冷却气膜的燃烧室的燃烧稳定性调控问题提供一定的理论指导。

关键词

壁面冷却空气 / 贫油吹熄 / 旋流喷雾燃烧 / 平面激光诱导荧光

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52106183); 中国博士后科学基金资助项目(2023T160513); 中央高校基本科研业务费资助项目(xzy012022069)