摘 要
燃气轮机作为能源转换和动力输出的核心设备，在航空航天、电力生产及船舶推进等领域具有重要应用价值，而燃料与空气的掺混效率直接影响燃烧性能和排放特性。为深入探究燃料空气掺混规律，本研究基于计算流体力学方法，采用雷诺平均Navier-Stokes方程结合k-ω SST湍流模型，对典型燃气轮机燃烧室内的掺混过程进行了数值模拟。研究通过设计不同工况下的网格敏感性分析，优化了数值模型的精度与可靠性，并引入新型掺混评价指标以更全面地反映掺混效果。结果表明，燃料喷射速度、喷嘴几何结构以及空气流动状态对掺混均匀性具有显著影响，且在特定工况下可实现燃料与空气的高效掺混。创新点在于提出了基于多参数耦合的掺混优化策略，该策略能够有效提升掺混效率并降低局部过浓区域的形成概率，从而为低排放燃烧室的设计提供理论支持。此外，研究还揭示了掺混过程中涡结构的演化特征及其对燃料分布的影响机制，进一步丰富了燃气轮机燃烧理论体系。关键词
燃气轮机燃烧室；燃料空气掺混；涡结构演化
目 录
引言 1
1 燃气轮机掺混过程概述 1
1.1 燃气轮机燃料空气掺混背景 1
1.2 掺混过程的物理机制分析 2
1.3 数值研究的意义与挑战 2
1.4 当前研究的主要问题 3
2 数值模拟方法与模型构建 3
2.1 数值模拟的基本原理 3
2.2 湍流模型的选择与评估 4
2.3 化学反应模型的建立 4
2.4 边界条件的设定与优化 5
2.5 模型验证与准确性分析 5
3 掺混规律的数值分析 6
3.1 不同工况下的掺混特性 6
3.2 燃料与空气比例的影响研究 6
3.3 湍流强度对掺混效率的作用 6
3.4 几何结构对掺混过程的影响 7
3.5 掺混时间与空间分布规律 7
4 优化策略与工程应用探讨 8
4.1 掺混效率提升的关键因素 8
4.2 新型掺混结构的设计思路 8
4.3 工程实践中数值结果的应用 8
4.4 未来研究方向与技术展望 9
4.5 综合评价与改进建议 9
结论 11
参考文献 12
致 谢 13
