低旋流噴射器旋流特性實驗研究.pdf

1、低旋流燃燒技術(shù)(LSC)是一種適用于燃氣輪機的新型超低NOx排放的燃燒技術(shù)。其軸向速度迅速衰減，流場中某處氣流速度與湍流火焰速度相等，在這一位置實現(xiàn)火焰穩(wěn)定燃燒。低旋流噴射器(LSI)結(jié)構(gòu)簡單、適配性強，不需要對燃機系統(tǒng)進行重大改造，在保持效率、極限負荷比及成本的情況下可以滿足更加嚴格的排放標準。
　　首先，本文自行設(shè)計了低旋流噴射器，通過改變中心孔板的阻塞比控制中心流道的氣流量，從而改變旋流器的旋流數(shù)。采用Fluent軟件計算不

2、同工況下中心流道與旋流通道的質(zhì)量流量之比，進而對不同孔板配合旋流器所對應的旋流數(shù)進行計算。
　　然后，利用粒子圖像測速技術(shù)(PIV)對流速、葉片角、旋流數(shù)均不同的冷態(tài)流場進行實驗研究。結(jié)果表明:(1)低旋流冷態(tài)流場具有自相似性，且與流速U0無關(guān)。高旋流與低旋流流動的臨界旋流數(shù)S0，隨著旋葉片角的增大而增加。(2)流場中軸線上軸向速度沿流動方向迅速衰減，噴口處軸向速度隨著旋流數(shù)S增大而降低。低旋流流場中，軸線上無量綱湍動能受旋流數(shù)S

3、的影響較小。(3)隨著旋流數(shù)S的增加，旋流區(qū)湍動能明顯增大。在旋流數(shù)相近時，隨著葉片角的增加流場直流區(qū)湍動能k增大，而徑向速度峰值、峰谷間距均減小。
　　最后，設(shè)計并搭建適用于甲烷-空氣燃燒的實驗裝置，控制當量比在0.7條件下進行燃燒實驗，對不同葉片角、不同旋流數(shù)下的火焰形態(tài)進行研究。結(jié)果表明:(1)低旋流火焰受旋流數(shù)S的影響，隨著旋流數(shù)的增加其形態(tài)由W形漸變?yōu)閽咧阈巍?2)旋流器葉片角相同時，隨旋流數(shù)S的增加低旋流火焰長度減小，