富油/焠熄/贫油(RQL)燃烧技术是具有发展潜力的低污染燃烧技术。该燃烧技术将燃烧室分为富油区,焠熄区和贫油区,采用焠熄技术快速实现从富油燃烧到贫油燃烧的转换,使整个燃烧室工作在NOx生成量较少的环境中,从而降低NOx的排放。RQL燃烧技术具有良好燃烧稳定性和较低的污染物排放,被先进民航发动机燃烧室广泛采用。此外它对燃料的成分变化具有很强适应性,可燃用中低热值燃料,因此在地面燃机也开始研究该类燃烧技术。我国目前对RQL燃烧技术的研究还处于起步阶段,该项技术的实验研究更为缺乏。本文首先设计了三头部环形扇段RQL模型燃烧室并建立了可视化实验台,基于平面激光诱导荧光(PLIF)法并采用丙酮示踪焠熄空气,对焠熄空气和头部主流空气掺混后的丙酮浓度进行了测量,深入研究了焠熄射流和主流的掺混特征:焠熄射流的穿透深度和焠熄掺混不均匀度。研究结果发现主流无旋流时,示踪粒子丙酮主要分布在焠熄孔出口附近区域,对称性较好,焠熄射流受主流影响作用较小,掺混效果较差。焠熄射流与主流动量通量比增大,焠熄射流的穿透深度逐渐变大且沿焠熄区周向呈对称分布,掺混不均匀度迅速减小。主流雷诺数增大,焠熄射流的穿透深度随之增大,且沿焠熄区周向的变化趋势不同,掺混不均匀度略有增大。主流有旋流时,丙酮的浓度沿径向和周向分布的范围变广,在主流的切向流动作用下丙酮浓度分布向一侧偏转,焠熄射流受主流的旋流作用影响增强,掺混效果变好。焠熄射流与主流动量通量比增大,焠熄射流的穿透深度逐渐变大但沿焠熄区周向分布不对称,掺混不均匀度逐渐减小。主流雷诺数增大,焠熄射流的穿透深度随之增大但增幅较小,穿透深度沿焠熄区周向的变化趋势一致,掺混的不均匀度先增大后减小,但变化幅度不大。因此主流有无旋流对焠熄掺混特性影响较大。随后实验研究了rql燃烧方式的基本特征以及焠熄空气量、燃料量、焠熄结构和富油区入口空气流速变化对rql模型燃烧室内火焰形态,轴向温度和成分分布,燃烧室出口温度分布和排放的影响。研究结果表明rql模型燃烧室正常工作时,燃烧室内火焰是分段的,头部富油区火焰颜色较暗,尾部贫油区火焰呈现淡蓝色。燃烧室内轴向温度成m型分布,两个温度峰值分别出现在头部富油区和尾部贫油区,温度谷值则位于焠熄区。燃烧室轴向co、uhc和o2浓度会在焠熄区内发生突变,nox主要在富油区和焠熄区内大量生成,燃烧室出口co和nox排放都较低。焠熄空气量改变,并保持燃料量和头部空气量不变且富油区当量比较高,模型燃烧室内能维持稳定的rql燃烧方式;随着焠熄空气量的增大,燃烧室出口温度分布趋势不变,但平均温度下降,温度不均匀系数增大;燃烧室出口co的浓度增加,nox的排放减少,nox和co的浓度都维持较低的水平,满足低排放的要求。燃料流量增加,并保持空气流量和分配方式一定,燃烧室出口nox排放先降低后缓慢增加。co排放先增加后减少。燃烧室内燃料少至富油区当量比接近1时,rql燃烧室方式未能形成,nox排放很高。燃料增加到富油当量比高于1.4,燃烧室中实现rql燃烧方式,nox排放明显降低。rql燃烧方式相对与传统富油头部设计减少了nox排放。不同焠熄结构下焠熄效果不相同,焠熄孔数目减少、孔径变大,焠熄穿透深度增加,焠熄射流与高温烟气掺混更均匀,燃烧室出口nox和co排放均减少。增大燃烧室头部预混空气的入口速度,并保持富油区当量比和焠熄空气量不变,燃烧室内的热负荷增大,燃烧室出口平均温度上升,NOx和CO排放都增加。