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随着环境污染的日益加剧,发动机污染物排放问题受到了广泛关注,发展低排放燃烧室势在必行,本文以贫油直接喷射(LDI)燃烧室为研究对象,设计加工了以丙烷为燃料的单点和四点LDI燃烧室,通过数值模拟和试验研究,探讨了单点、四点燃烧室中不同叶片角的旋流器,四点燃烧室中不同阵列方式、中心间距对燃烧室速度分布、温度分布、燃烧效率、组分污染物、点熄火性能的影响,获到了以下成果:(1)建立了两种叶片角旋流器的单点LDI燃烧室,探索进口条件和旋流器叶片角对燃烧室性能的影响,结果表明:60°叶片角的旋流器燃烧室头部能够产生稳定的回流区,45°结构无法产生回流区,相同的条件下,60°叶片角旋流器对应的燃烧室总压损失更大,燃烧室的燃烧温度和NOx排放指数更高。(2)建立了两种叶片角四点LDI燃烧室,研究发现:相同条件下,60°结构燃烧室总压损失更大,45°结构燃烧室的温度更高但NOx排放指数却更低,说明该结构更有利于组织高效燃烧,控制温度分布,降低排放。(3)建立了两种阵列方式的四点LDI燃烧室,研究发现:Case1阵列下四个旋流器中心交界区域形成了新的旋流中心,Case2阵列下不具备这个特点,在45°叶片角的旋流器燃烧室中点火后Case1阵列下燃烧室燃烧效率高于Case2阵列,贫油工况时氮氧化物的排放指数相当,该阵列优势更大,而60°结构中Case2阵列优势更大。(4)建立了三种中心间距的四点LDI燃烧室,研究发现:当燃烧室头部相邻旋流器中心间距越小时,相邻旋流的相互作用越强,综合考量效率、温升和污染物排放,45°结构应选择dc=40.64mm间距,而60°结构中应选择dc=35.23mm间距。(5)开展了单点、四点LDI燃烧室相关试验,得到了不同叶片角旋流器燃烧室总压损失、有效面积与空气流量之间的关系,对比了相同条件下两种旋流器结构对燃烧室性能的影响,验证了计算的相关结论,试验发现,叶片角60°的燃烧室点火当量比和熄火当量比均高于45°结构。