随着人们环境保护意识的增强,航空发动机的排放问题越来越突出,国内、外制定了日益严格的排放标准。为此,世界各国纷纷投入大量的人力、物力对降低燃烧室污染物的技术进行研究,设计了不同的低污染燃烧室。本文以某型航空燃气轮机短环形燃烧室为基础模型,讨论了一种新的组织燃烧方式,在燃烧室头部设计了一种多角星钝体结构来组织燃烧室头部气流,利用头部钝体结构和主燃孔结构共同作用在燃烧室头部形成多级驻涡,通过分级燃烧的方式来达到高效燃烧、低排放的目的。首先建立燃烧室的化学反应器网络模型,使用Chemkin软件包对燃烧室的配气进行粗略的计算,运用微元法获得燃烧室各反应区的最小有效反应体积,确保火焰筒内有足够的反应空间。为了减少数值分析的计算量,取其中的一个头部即整个环腔的二十分之一建立三维模型,在燃烧室头部设计了多角星进气结构,利用钝体在燃烧室头部形成分级驻涡的气流结构。使用ICEM软件对计算域网格进行离散,利用数值模拟软件FLUENT对燃烧室的燃烧流场进行计算,其中使用了 Realizable κ-ε双方程湍流模型,ED燃烧模型,CONE喷嘴模型对燃油的破碎、雾化过程进行模拟。采用迎风的差分格式对控制方程进行离散,使用标准壁面函数法对壁面进行处理,用SIMPLE算法对离散方程进行求解。文中考察了头部进气结构位置变化、自身对称性及进气比例对燃烧室流场的影响。计算结果表明:当六角钝体顶角截面与主燃孔射流方向垂直时,驻涡分级效果最佳;头部进气比例在40%左右时,一级驻涡的尺寸最大;六角结构的燃烧室出口截面温度的最大不均匀度在头部进气比例为40%时最低,五角结构随着头部进气面积的增大,燃烧室出口温度的最大不均匀度呈增大的趋势;燃烧室壁面温度的最高点出现在离中截面最远的四个主燃孔附近,壁面最高温度随头部进气比例增加逐渐降低;单一增大头部通流面积难以获得低NO_x排放效果;驻涡分级效果好的头部结构对NO_x生成量的影响较大。