随着科技和国民经济的发展,如何提高燃烧效率与减少污染排放越来越受到研究者的重视,旋流燃烧器以及等离子体助燃在这一领域应用前景广阔。旋流燃烧和等离子体助燃是提高燃烧稳定性和减少NOx排放的有效技术途径,可被应用于航空发动机和燃气轮机中。然而,现阶段对于助燃效果最佳的旋流度以及等离子体助燃机理尚不明确。对此本文以合成气在旋流燃烧器内的燃烧过程为研究对象,采用数值计算方法开展了相关研究。本文通过Solid Works构建三维旋流燃烧器的物理结构,并使用ICEM建立了结构性与非结构性相结合的网格,经网格无关性验证,最终选用总网格数为80万的网格进行数值计算。本文使用标准k-ε湍流模型、FGM燃烧模型及GRI-Mech 3.0详细反应机理进行合成气旋流燃烧研究。模拟结果与实验数据的对比结果表明,不同当量比下旋流燃烧产物浓度误差在允许范围内,验证了模型的准确性。在此基础上,使用C语言编程完成UDF的编写,添加泊松方程和电流连续方程求解电场,实现电场与流场的耦合,以开展不同电压条件下等离子体助燃效应研究。本文通过改变旋流片角度探究不同旋流度对燃烧的促进作用,结果表明:随着旋流度增大,燃烧室内火焰长度缩短,回流区面积变大,旋流燃烧器内火焰的湍动能增大,燃烧更加充分,而且NO排放减少。当旋流片与水平轴夹角小于45度时随着旋流度的增大,涡结构更加连续,但当旋流度过大时会有回火的危险,旋流度为0.78时旋流燃烧器燃烧性能最佳。不同压强对燃烧影响研究表明:随着初始压强的增大,燃烧室内回流区范围减小,旋流燃烧器燃烧室内湍动能降低,燃烧更加不充分,且燃烧室内温度升高,NOx排放增多。本文将旋流器分别施加负2000伏特和负3000伏特,旋流器外壁分别施加4000伏特和5000伏特,并与不加电压进行对比,研究不同电压下等离子体对旋流燃烧的促进作用,结果表明:与无电压相比,旋流器加入电压时火焰最高温度和燃烧室湍动能会有所提高,而且随着电压的升高,最高温度增高。加入电场导致燃烧NOx排放降低,负电压对于NOx排放降低作用比正电压明显。不同燃气入口速度对燃烧影响研究表明:燃气入口流速大时,火焰传播速度快,但燃烧不充分,燃烧室内温度降低。