航空发动机五头部燃烧室中的喷雾与点火研究

摘要

多头部点火是航空发动机贫燃预混预蒸发(LPP)燃烧室开发的关键过程．为探究五头部燃烧室点火初期至火焰完全传播至整个燃烧室的点火联焰机制，建立了一套包含5个直线阵列LPP喷嘴的可视化燃烧实验系统．基于高重频高能脉冲串激光系统，采用10 Hz PLIF/PMIE和10 kHz PIV及2 kHz OH*自发光高速成像等可视化测量技术，研究了空气流量(110～250 g/s)和油气比(0.032～0.066)对喷雾流场特征和点火联焰特性的影响规律．结果表明，燃油压力和空气流量的变化显著影响喷雾场的MIE、LIF信号分布及燃油雾化效果．随着燃油压力的增加，喷雾液滴粒径与数密度上升，液滴速度脉动减弱导致湍动能降低．相反，空气流量增加促进了燃油雾化，降低液滴间速度差，进而减小湍动能．在点火及联焰过程中，空气和燃料的流量是关键参数，空气流量250 g/s时火焰传播迅速，多头部火焰能在150 ms内迅速被全部点燃；而流量降低至200 g/s时，火焰传播速度较慢，多头部联焰时间大于500 ms，并且存在无法全部点燃的风险．

关键词

航空发动机点火 / 多头部燃烧器 / 激光诊断 / 雾化蒸发 / 贫燃预混预蒸发

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52206163;22227901;12072194)