随着航空事业的发展,对环境友好的要求越来越高,低污染燃烧室得到广泛研究和运用。燃烧室污染物的形成与头部空气分配与雾化掺混密切相关,中心分级的燃烧室以能够提高雾化质量和减少污染而被广泛应用。为了理清新的燃烧组织方法与新的雾化技术之间的联系,其研究方法从最初的接触式测量进步到如今的光学测量方法,这为现代低污染燃烧室雾化特性的研究提供了新思路。本论文借助先进光学诊断技术开展受限空间内预膜与射流组合式燃油喷嘴高温高压雾化综合性能研究,分析了气动参数和工况条件对组合式燃油喷嘴雾化特性的影响规律。利用PLIF技术分析旋流器压降、油气比、进气温度、进气压力对组合式燃油喷嘴雾化特性的影响规律,利用PIV技术测试四个典型工况下的流场结构分布。建立了组合式燃油喷嘴在高温、高压条件下的雾化综合性能数据库,支撑了组合式燃油喷嘴气动方案的优化设计。本文主要研究内容如下:（1）研究了不同布置类型燃油喷嘴的雾化机理,讨论了雾化过程所受到的影响因素,其中包括喷嘴结构、气液物性参数、气动参数、进气温度及压力和旋流器压降等影响,确定了本文将针对旋流器压降、油气比、燃烧室进气温度及压力开展雾化特性研究。对试验件进行设计加工优化,针对某工程型号的旋流器,采用中心预燃级+周围主燃级的组合布置方式,预燃级燃油采用离心压力雾化方式,主燃级燃油采用横向射流雾化方式。采用雾化细度、雾化均匀度以及雾化锥角等指标对雾化质量进行了分析,为了全面评价喷嘴雾化性能,本文针对雾化均匀度、雾化锥角、穿透深度等进行试验研究。（2）针对商用航空发动机燃烧室低污染发展方向的特性做了设计方向讨论。根据旋流器设计特征、雾化特性测量参数和测量设备的特点,进行航空煤油组合式燃油喷嘴高温高压光学可视单头部燃烧室试验件设计。对光学测量方法进行了更深入的研究,从流场及雾化场两方面出发,利用PIV设备测量燃烧室速度场分布,研究回流区结构,利用PLIF设备测量燃烧室内的燃油分布,研究雾化场,雾化锥角等。采用PIV测量技术,根据燃烧室速度场影响因素给出了针对燃烧室进气压力、进气温度、旋流器压降等参数的测量方案,采用PLIF测量技术,根据燃烧室雾化场的影响因素给出了针对燃烧室进气压力、进气温度、旋流器压降、油气比等参数的测量方案。（3）在燃烧室的地面点火、慢车、模拟进场、模拟循环工况条件下,利用光学可视模型燃烧室试验件上,借助雾化特性光学诊断方法,针对组合式燃油喷嘴开展了雾化特性试验,验证了高温高压环境下雾化特性测量方法及可视化试验件设计的可行性,同时得到了组合式燃油喷嘴试验件在不同工况条件下的燃油空间分布数据以及流场结构。以地面点火工况为基准研究旋流器压降,燃烧室油气比对雾化特性的影响,研究结果表明:随旋流器压降的增大,燃油质量流量随旋流器压降增加而增加,使旋流器下游的局部燃油浓度增加,燃油的射流深度增大,预燃级旋流器下游的局部燃油浓度先减小再增加,雾化锥角保持不变;随旋流器的压降增加,由此引起的空气速度增加对液滴粒径的影响变小,此时气动力对雾化过程中液膜破碎和对液滴的卷吸作用共同影响燃油浓度场。（4）以慢车工况与模拟巡航工况为基准,研究燃烧室进气温度、压力对雾化特性的影响。分别采用PIV光学设备测量燃烧室中的速度场,采用PLIF光学设备测量燃烧室中的燃油分布场,分析所测数据,研究气动参数对高温高压下组合式喷嘴雾化特性的影响。研究结果表明:随着燃烧室进气压力的增大,燃油穿透深度与宽度增加,燃油雾锥角、雾锥宽度逐渐减小,燃油浓度峰值点向燃烧室下游移动;随着燃烧室进气温度的增加,燃油蒸发率变大,随着流动方向的发展,燃油逐渐相变为气态。相变作用导致雾化颗粒变小,雾化均匀度变好,雾锥角度逐渐变小,穿透深度变小,雾化效果变好。（5）加入主燃级喷嘴后,随着压力的增大,燃烧室供油量的增加,主、预燃级燃油分配比例增大,主、预燃级燃油射流区别逐渐变得模糊,在800kPa情况下已无法分辨主、预燃级射流;随着温度的增加,主、预燃级燃油射流区别逐渐变的清晰,由于温度升高加速了燃油的蒸发,在544K时可以非常明显的识别出两级射流的燃烧室燃油分布图像。