航空发动机加力燃烧室性能数值研究
摘要
随着航空发动机技术的不断更新迭代，加力燃烧室技术指标日益提高，特别是第四、
五代加力燃烧室，其进气条件更为苛刻，主燃烧室出口燃气温度高、湍流度大以及燃气
方向与中轴线存在一定角度的一系列问题，亟需解决。因此全面开展新一代加力燃烧室
技术研究，提高复杂来流条件下加力燃烧室各项性能，保障军用飞机在巡航状态下的隐
身性能以及战斗状态下的可靠性具有重要意义。
本文采用数值模拟方法针对强余旋非均匀来流条件下一体化加力燃烧室冷热态流
场结构、掺混特性、燃烧性能以及火焰稳定器动态特性等问题进行了以下研究：
1
（）首先基于一体化加力燃烧室结构对冷态条件下内外涵气流掺混特性进行分析，
通过在支板和稳定器上设置不同开孔面积比，获得了部件结构参数对于内外涵掺混以后
速度及温度分布均匀性规律和部件冷却效率的变化；进一步研究了进气余旋角和速度不
均匀对于流场结构、部件冷却、速度及温度分布以及总压恢复系数的变化规律。
2
（）进而重点开展内涵不同进气条件燃烧性能研究，主要包括强余旋、速度不均匀
和湍流度三方面，研究结果表明：进气余旋角增大，燃烧室内速度均匀性减小，温度分
布均匀性增加，特别是余旋角增大到15~25°范围以上时，明显降低燃烧效率；进气速
度不均匀增大，燃烧室内速度分布均匀性降低，温度分布均匀性影响较小，同时，增大
速度不均匀度，都会大幅度降低燃烧效率；进气湍流度的增大，增加了燃烧室内速度及
温度分布均匀性，同时也提高了燃烧效率。
3
（）最后针对火焰稳定器动态特性进行研究，分析了均匀进口时稳定器后旋涡脱
落过程，总结轴向不同位置压力及速度脉动变化规律；进一步比较进气余旋角、速度不
均匀以及不同湍流度在各位置处压力及速度脉动变化规律，掌握了不同进气参数下脱落
频率特性及变化规律。
关键词：加力燃烧室；强余旋；非均匀；掺混特性；燃烧性能；动态特性
航空发动机加力燃烧室性能数值研究
Abstract
Withthecontinuousupdatinganditerationofaero-enginetechnology,thetechnical
indicatorsofafterburnerareincreasingdaybyday.Especiallythefourthandfifthgeneration
afterburner,itsintakeconditionsaremoredemanding,andaseriesofproblemssuchashigh
gastemperatureattheoutletofthemaincombustionchamber,largeturbulence,andacertain
Anglebetweengasdirectionandcentralaxisneedtobesolvedurgently.Therefore,itisofgreat
significancetocarryoutcomprehensiveresearchonnew-generationafterburnertechnology,
improvetheperformanceofafterburnerundercomplexincomingflowconditions,andensure
thestealthperformanceofmilitaryaircraftincruisestateandthereliabilityincombatstate.
Inthispaper,thenumericalsimulationmethodisusedtostudythecoldandhotflowfield
structure,mixingcharacteristics,combustionperformanceanddynamiccharacteristi