中心分级燃烧室方案是采用了气动分级和燃油分级的燃烧理论,由扩散燃烧和贫油预混燃烧两种燃烧方式组成,其结构特点一般为:头部分为两级,中心为预燃级,采用扩散燃烧模式;外围为主燃级,采用贫油预混燃烧模式,两级同轴布置,通过分级供油和分区燃烧的方法实现拓宽发动机工作范围的同时大大降低排放,因此对于中心分级燃烧室中的流场和油雾场开展相关研究有着重要的意义。本文主要针对中心分级燃烧室流场和油雾场开展相关研究。本文研究内容主要包括以下三个方面:1)对带有头部方案A的中心分级燃烧室模型以及与其相对应的气膜冷却孔模型、试验件模型的冷态流场进行了数值模拟,数值研究结果表明:(1)在中心分级燃烧室内存在中心低速回流区,为燃烧室内贫油燃烧提供了稳定的点火源。中心回流区的径向宽度随着轴向距离的增加,先增加后减小。(2)在值班级文氏管的喉道位置存在较大的速度,在内折流板中的两股旋流有着强烈的湍流流动,对主燃级燃油有着良好的雾化掺混作用;(3)在燃烧室中开有观察窗口的试验件模型,在带有窗口的截面上对于冷态流场的结构影响较大,对于没有窗口的截面内的冷态流场影响较小。2)利用粒子图像测速仪(PIV)研究了两种头部放案在不同工况下的冷态流场,其中头部方案B的折流板扩张角度与高度小于头部方案A。试验结果表明:(1)随着进口空气流量的增加,燃烧室中的气流速度逐渐增大,气流分速度也随着增大,但速度分布形状和变化趋势基本相同,流场结构基本不变。(2)改变旋流器出口折流板的扩张角度和高度后,两者的冷态流场速度大小基本相似,变化规律相同,但会使得中心回流区的顶部径向宽度变小。3)利用PIV分区测量与图像后处理技术,研究了两个头部方案在不同工况下的燃油雾化特性。试验结果表明:(1)随着进口空气流量的增加,中心分级燃烧室内的SMD空间分布逐渐均匀,并且平均SMD逐渐减小。(2)在各工况下,油珠粒径在50μm~100μm的油珠占有较大的体积分数,随着进口空气流量的增大,100μm以下的油珠体积分数逐渐增加。(3)头部方案A和B在拍摄区域内的油雾场分布结构相似,头部方案A在各粒径下的油珠数量要少于头部方案B,所得全场平均SMD也较小。上述研究成果,可为中心分级燃烧室的设计与优化提供技术支撑。