旋流数对分层旋流流场影响的大涡模拟研究

• 作者: 路易聘 肖隐利 李文刚
• 来源期刊: 推进技术
• 关键词: 分层旋流燃烧器 大涡模拟 回流区 Q准则 进动涡核
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 燃烧 传热 传质|Combustion, Heat and Mass Transfer
• 页码范围: 2082-2093
• 页数: 12页
• 分类号: V231.2|TK472+.6
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.200011

摘要

为了深入理解分层旋流流场特征和燃烧稳定性,采用OpenFOAM对分层旋流燃烧器的冷态和燃烧流场进行了大涡模拟.研究了旋流数对分层旋流流场结构和非稳态特性的影响.采用Q准则显示了流场中的瞬时涡结构;利用功率谱分析了流场中的进动特征.结果表明:在冷态工况下,旋流对回流区的位置和大小影响较小.随着旋流数增大,出口气流受到旋流诱导的离心作用,流动发散,流场扩张角变大,流场下游出现二次回流区.平均流场的三维流线与螺旋涡在空间中均表现为正交关系,表明螺旋涡是由剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定性产生.在燃烧工况下,随着旋流数增大,回流区的面积增大,平均温度分布不断沿径向扩张,火焰锋面脉动增强,涡旋发生破碎的位置明显向上游移动.