高温高压回流燃烧室多参数测量及湍流燃烧模型适用性分析

Based on the geometric and real operating parameters of the combustor of the small and medium-sized aeroengine, this proposal aims to the multi-parameter measurement and study of the combustion characteristics of a reverse-flow model combustor, and the database will be built to verify the applicability and accuracy of the turbulent combustion model under realistic gas turbine conditions. A large Eddy simulation method is developed for real aeroengine combustor. Firstly, the combustion efficiency, outlet distribution and ignition and blowout limits of the model combustor are studied. Secondly，laser induced fluorescence (PLIF), 1D laser Raman spectroscopy. Finally, the data will be used to verify the large eddy simulation, and the LES will be used to study the turbulence and combustion interactions in the model combustor.

基于中小型航空发动机燃烧室结构参数和实际工况，本项目拟开展模型回流燃烧室的多场多参数的测量以及燃烧特性的研究，初步构建用于航空发动机湍流燃烧模型验证的数据库，发展适用于真实航空发动机燃烧室大涡模拟的方法。首先对模型燃烧室的燃烧效率、出口分布、点熄火边界等进行研究；其次采用LIF/拉曼同步对模型燃烧室内火焰面、组分分布和浓度进行测量；利用得到试验数据验证大涡模拟程序，并采用LES对模型回流燃烧室内湍流和燃烧相互作用进行研究。

航空发动机燃烧过程十分复杂，燃烧流场中充满两相混合、复杂旋涡的湍流、边界层与复杂几何边界，以及它们与化学反应动力学的相互作用，是航空发动机设计和研究中最大的挑战。针对此难题，本项目对回流型燃烧室进行了激光光谱测量可适用性改造，利用自发拉曼散射技术探究了进气温度为500 K条件下以航空煤油为燃料的回流型燃烧室内10个空间测量点的温度和主要组分浓度随压力和油气比的变化规律；通过激发OH自由基跃迁，测量了六种当量比条件下回流型燃烧室的子午面的火焰结构分布，并对实验测得的PLIF图像进行了初步处理获得火焰面密度的分布；在完成多场多参数测量实验的基础上，进一步利用稳态RANS模型对回流燃烧室内部流场开展数值仿真模型适用性研究。项目研究中，积累了发动机模型燃烧室内流场直接测量数据，并发表SCI论文17篇，专利3项，培养博士生4名，硕士生3名。