为了控制航空发动机排放对环境造成的影响,以研制高效低排放燃烧室为背景,开展贫油直接喷射(LDI)低排放燃烧技术的研究,进行了单点、四点及九点LDI燃烧室方案设计及加工,进行了单点和九点LDI燃烧室总压损失和有效面积测量。采用数值模拟的方法,研究了几种LDI燃烧室的速度分布、温度分布、组分浓度、污染物排放等燃烧特性。获得成果主要包括:(1)根据高效低排放燃烧室技术要求,完成了单点、四点和九点贫油直接喷射燃烧室的方案设计,包括60°和45°两种不同旋流角的轴向旋流器、文氏管、四点和九点阵列方式布局等,并进行了试验件加工,初步测量了单点和九点LDI燃烧室的总压损失和有效面积,获得了总压损失系数和有效面积随进口流量的变化规律。(2)介绍了燃烧室数值计算所需要的守恒方程,分析了LDI燃烧室数值计算所采用的Realizable k-ε湍流模型、EDC湍流燃烧模型、PDF模型、离散型模型及NOX模型等特点和适应性。进行LDI燃烧室各试验件模型进行简化,并进行网格划分和边界条件确定。(3)建立了旋流器出口角分别为60°及45°顺时针旋向的单点LDI燃烧室模型,分别设置常温常压及高温高压两种进口条件,以研究进口条件及出口角对单点LDI燃烧室燃烧特性及NO排放特性的影响。研究结果表明:高温高压进口条件下的单点LDI燃烧室内流场轴向速度较大,使得NO排放量较低;45°单点LDI燃烧室燃烧温度较高,高温区面积较大,轴向速度较小,使得其NO排放量比60°单点LDI燃烧室高。(4)建立了单元体中心距不同的三组四点LDI燃烧室模型,分别进行H2的燃烧模拟。研究结果表明:由于燃烧室的当量比相同,燃烧室内的燃烧温度基本相同,但随着中心间距的减小,相邻流场的相互作用逐渐加强,轴向速度有所增加,且最小中心间距的四点LDI燃烧室的NO排放量显著降低,这充分说明了小间距对控制多点LDI燃烧室NO排放量的优势。(5)建立了旋流器出口角分别为60°及45°的九点LDI燃烧室模型,且都有四种阵列形式,对四种阵列形式下的各出口角的九点LDI燃烧室燃烧特性进行数值模拟。研究结果表明:阵列分布的多点LDI燃烧室可以显著减小回流区长度及高温区面积,且更有利于贫油混合气的生成,从而有效降低NO的排放量;同向阵列分布结构的相邻流场的相交处的剪切应力方向相反,从而加强了油雾破碎,更有利于贫油燃烧,从而NO排放量较低;45°九点LDI燃烧室流场相互作用较弱,使得其并没有表现出多点结构在控制NO排放上的优势。研究结果为深入开展贫油直接喷射(LDI)低排放燃烧技术研究打下了坚实的基础,为LDI燃烧室的设计及工程应用提供理论依据和技术支持。