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干式低污染(DLE)燃烧技术是目前最为常用的低污染排放的燃烧技术之一。该燃烧室技术将燃烧反应控制在比较低的燃料浓度环境下,以降低热力型NOx的生成。目前,DLE燃气轮机已经能够在以天然气为燃料的工况下将NO_x排放量降低到15ppmvd(@15%O2)。本文以Siemens公司SGT750机组的燃烧室为原型设计了DLE燃烧室模型。该燃烧室结构由三个喷嘴组成,RPL(Rich-Pilot-Lean)喷嘴,值班Pilot喷嘴及主流喷嘴(Main1和Main2)。本文主要针对该新型DLE燃烧室结构及流动特征进行了研究。本文首先等比例设计了DLE模型燃烧室,利用商业数值分析软件FLUNT完成了模型燃烧室的冷态数值模拟研究,并针对不同主流旋向组合的情况进行了对比分析。研究主要发现:反向旋流的主回流区长度相比同向旋流有所拉长;主流涡心位置也会向下游偏移;空气入口流量工况对燃烧室的标准化流动特征无影响。然后,基于PIV可视化测量技术搭建了冷态吹风试验台,以掺混了2μm烟雾粒子的空气作为工质流体对旋流器出口位置进行了可视化拍摄,拍摄截面分别为通过轴线的纵截面及三个横截面。实验验证并得出结论:反向旋流主流涡心位置相对同向旋流向下游偏移;在靠近旋流器出口的位置,反向旋流在径向上表现出更大的轴向速度梯度,而在下游位置同向旋流表现出更大的轴向速度梯度,且存在一个临界面,在该临界面上正反旋向在径向上表现出来的轴向速度分布基本一致;同向旋流的轴向脉动速度大于反向旋流,轴向脉动速度沿径向先增大后减小,轴向脉动速度的峰值随着轴向位置的增加沿径向偏移;靠近旋流器出口的横截面,反向旋流的工况存在两个明显的剪切层;不同入口流量工况表现出来的标准化特征基本一致。最后,对模型燃烧室进行简化,直接给定各喷嘴入口预混合旋流边界条件,完成了热态数值模拟研究。分析模型燃烧室燃烧特征及与冷态模拟、实验的对比得出结论:燃烧反应主要发生在RPL段头部,RPL高温燃气射流和Pilot段预混气掺混位置,以及主流喷嘴出口位置;热态反应下的主流涡心位置相对冷态向下游径向偏移,且热态工况正反旋流下的涡心位置偏移特征与冷态特征基本一致;热态反应的轴向速度分布曲线保持了冷态的各个峰值特征,热态RPL出口的流速大,冲击主回流区,使得轴线上左侧滞点向下游偏移;RPL段当量比主要影响燃烧室头部区域的流场,旋流器旋向组合主要影响旋流器出口下游部分流场。