航改型燃气轮机被广泛用于舰船动力、地面发电、管道驱动等场景。我国自上世纪开始从国外采购了大量某军用航空发动机,这些发动机经过几轮大修,已经接近退役,将这些退役航空发动机改造为燃气轮机具有巨大的经济价值。航改型燃气轮机作为商用产品,必须遵守日益严格的污染物排放限制要求,其中监管部门对NOx排放的限制尤其严格,降低NOx排放也是航空发动机改造为燃气轮机的主要问题之一。由于原型机的燃烧室轴向尺寸很小,很难在保证燃烧效率的同时大幅降低NOx排放,本文拟在不改变燃机机匣的前提下,采用先进燃烧方式来实现低NOx排放。本文首先采用燃料加湿稀释扩散燃烧方式对该航空发动机燃烧室进行低NOx改造,该技术在一定加湿比例的情况下,可降低NOx和CO排放。在重新1设计了燃料喷嘴的基础上,对三维模型进行网格划分和数值模拟,模拟结果的定性分析表明,在一定燃料加湿比例条件下,该燃烧室采用此燃烧技术能够大幅降低NOx的排放浓度,同时CO排放浓度也较低,但NOx仍然无法达到国标要求的排放水平。为此,经过调研比较,对燃烧室火焰筒进行了改造,通过高速射流和几何结构引导的方式,尝试在原型机有限的机匣空间内实现柔和燃烧。但是数值模拟的结果表明,在原型机有限的空间内,仅重新设计火焰筒而不改动机匣,无法获得温度场均匀、火焰峰值温度低的柔和燃烧。这表明,在航空发动机压力高、流量大、速度高、尺寸小等不利因素影响下,实现柔和燃烧的难度较大。最后,在该原型机上应用微混燃烧技术,探究是否能进一步降低污染物排放。在不改变机匣的尺寸和结构的情况下,实现了微混燃烧喷嘴的布置,改造后的单喷管内径为5mm,共计2352根,每根喷管上游均匀开设4个燃料孔,燃料空气形成90°交叉射流掺混。数值模拟结果表明,头部微混燃烧当量比为0.64时,全局最高温度为2069K,相比燃料加湿燃烧,其下降程度较为可观。由于全局燃烧温度较低,其出口 NOx 仅 7.5ppmvd@15%O2,CO 为 9.4 ppmvd@15%O2。尽管头部微混燃烧获得了均匀温度场,还需要进一步通过掺混孔的优化来改善出口温度分布。对于本文研究的短环形燃烧室,在不改变机匣结构,仍然采取原型机的环形燃烧室的情况下,通过燃料加湿燃烧能够获得较低的NOx排放水平;在该机匣空间内,不能实现高压高负荷柔和燃烧;微混燃烧方案能够实现稳定燃烧,燃烧温度场均匀,NOx排放低,是将航空发动机短环形燃烧室改造为低NOx燃烧室的具有潜力和可行的燃烧方式,研究结果也发现需要进一步通过掺混孔的优化以改善出口温度分布。