燃气再循环(CGR)技术成功解决了热气机燃烧室的高压燃烧问题。CGR燃烧技术可以有效降低火焰温度,降低NO_x排放,提高发动机热效率,同时它具有结构简洁、效果突出、容易实现等优点。但对于这项技术的研究至今仍然十分有限。 现在,实用的CGR燃烧室都采用引射器作为驱动部件。本文分别从燃烧化学平衡和燃烧室内一维气体动力学的角度出发对由引射驱动的CGR燃烧过程进行了分析,推导了CGR燃烧的化学平衡描述方程和气体动力学描述方程,建立了CGR燃烧的简单模型,给出了CGR燃烧过程状态参数的变化规律和计算方法。针对一个简单的CGR气体燃烧室的数值模拟表明,CGR燃烧可以有效的降低火焰温度。计算结果也证明本文建立的两个CGR燃烧描述方程是统一的。 本文详细介绍了针对热气机外燃系统进行的一系列试验,包括:单根气体引射器高压引射试验、旋流燃烧室内燃油喷雾试验和热气机整机高压燃烧试验。试验对一些影响CGR燃烧的问题作了有益的探索,我们发现:在高背压条件下,引射器的引射比对入射气流的流量变化敏感,而对入射气流供气压力变化不敏感;燃烧室内旋流对燃油喷射雾化是有利的,在一定范围内,粒子群SMD随着旋流强度加强而减小;喷油嘴与旋流场的位置配合对燃油喷雾及粒子群SMD有明显的影响;适当升高油头位置导致加热管热电偶温度升高,火焰热电偶温度降低,火焰变长,火球直径略微变小。 对高压燃烧室内物理量的测量总是极为困难而昂贵的。随着计算机技术和现代计算流体力学(CFD)的进展,燃烧室模拟技术在燃烧室设计和研究中发挥着越来越重要的作用。本文针对所涉及的旋流喷射燃烧室,对燃烧室模拟方法进行了研究。本文对热气机燃烧室进行了全面的数值模拟研究。数值模拟得到中空旋转火焰结构,高温区为贴近挡烟罩的中空环形区域;燃油粒