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燃烧室是航空发动机的核心部件之一,其点火可靠性是燃烧室设计的基本性能要求,事关飞行安全。本文针对航空发动机燃烧室点火问题,从模型燃烧室点火实验出发,发展数值计算方法,对燃烧室点火机理问题进行了数值计算方法相关研究。首先,在数值计算中移植了泰勒有限元(Taylor-Galerkin)和间断有限元(Discontinuous-Galerkin)格式,对比验证了数值格式的空间精度和计算效率。针对工程问题中复杂几何的高精度表达,发展了一种结合NURBS精确几何描述的曲面单元方法,将有限体积格式ETAU推广为适用于曲面单元的NETAU格式,通过数值算例验证了该格式的计算精度和稳定性,并进一步推导了 NURBS曲线与Taylor-Galerkin格式结合的数学表达。其次,针对燃烧室点火过程中的非定常湍流燃烧问题,发展了高精度低耗散的大涡模拟计算方法。该方法采用高精度低耗散的Taylor-Galerkin格式对控制方程进行离散求解;化学反应使用两步简化机理或集总简化机理;湍流燃烧模型采用动态增厚火焰模型。层流火焰算例表明集总简化机理的计算结果在多种工况下与详细机理十分一致,精度明显优于两步总包简化机理。集总机理经过三维湍流射流火焰测试,其计算总时间代价约为使用两步机理时的2.5倍。计算程序通过并行可扩展性测试,表明具有较好的强可扩展性和弱可扩展性。然后,采用本文大涡模拟方法计算了单头部旋流喷嘴的流场特性并与实验测量进行了对比。针对本课题组发展的环形燃烧室,对比分析了两种点火模式的点火过程。这两种模式的差别在于燃料供应和电火花放电的时序安排,分别为先点火后通气(Sparking First Fuel Later,SFFL)和先通气后点火模式(Fuel First Sparking Later,FFSL)。通过不同流速、当量比和热功率等工况的大量实验,研究了这两种点火模式的火焰传播规律,并为数值计算积累了丰富的实验数据库。实验发现,这两种点火模式具有不同的头部间火焰传播方式:FFSL模式存在“拱形”火焰传播,而SFFL模式呈现“锯齿形”传播方式。对于FFSL模式,论文提出了一种估算周向火焰传播速度的模型,估算值与实验测量值符合较好。出于对全环燃烧室点火过程计算量的考虑,采用商用软件CONVERGE CFD的自适应网格加密(AMR)方法,结合详细化学反应机理,对FFSL模式下环形燃烧室周向点火过程进行了数值模拟,所得火焰传播特征与实验结果基本相符,放热率与实验基本一致,周向点火时间比实验值偏大23%,可能是因为计算中没有考虑壁面温度对火焰传播的影响。最后,采用本文发展的数值计算方法对某航空发动机燃烧室瞬态点火过程进行了大涡模拟。计算所采用的燃烧室几何基本保留了真实航空发动机燃烧室的复杂结构,包括扩压器、帽罩、稳焰器、主燃孔和掺混孔等。大涡模拟所得冷态平均速度场与ANSYSCFX的RANS计算结果基本一致,但是大涡模拟在扩压器末端,帽罩机匣间和旋流器出口等位置解析了更精细的流场结构,定性上更加合理。结合煤油两步简化机理和动态增厚火焰模型,对燃烧室的点火过程进行了大涡模拟,分析了点火过程中火焰传播与非定常流动的相互作用机制。