【Objetivo】 Ante el agravamiento de los problemas energéticos y ambientales, el combustible de hidrógeno está recibiendo gran atención a nivel mundial. El hidrógeno proviene de fuentes amplias y, combinado con la tecnología de combustión micro-mixta, puede lograr una combustión sin emisiones de carbono y bajas emisiones de óxidos de nitrógeno. La capacidad del quemador micro-mixto para lograr una combustión estable y de baja contaminación depende de las características de mezcla del combustible y del aire, así como de las características de combustión sobre esta base, por lo que es muy necesario estudiar las características de mezcla del quemador micro-mixto. 【Método】 Basado en un quemador micro-mixto monoescala de diseño propio, se estudió mediante simulación numérica las características de mezcla y flujo dentro del quemador, se exploró su principio de funcionamiento, y se analizó el efecto de diferentes distancias de desplazamiento, distancias de mezcla, formas de orificios de aire y la relación del flujo de momento sobre la estructura del campo convectivo y las características de mezcla a baja potencia. 【Resultados】 Los resultados de la simulación numérica muestran que aumentar la distancia de desplazamiento y la distancia de mezcla ayuda a mejorar la uniformidad de la mezcla. Con el aumento de la distancia de desplazamiento, la influencia de la relación equivalente sobre la efectividad de la mezcla aumenta gradualmente; el aumento de la relación equivalente acelera la fusión de vórtices internos y aumenta la intensidad del vórtice de contracción externo; cuando la distancia de mezcla aumenta hasta cierto punto, el índice de uniformidad crece más lentamente, al mismo tiempo el hidrógeno se difunde severamente, dificultando su control dentro de la zona de mezcla para lograr una mezcla completa; cuando la profundidad del chorro de combustible es baja, los orificios de aire con baja relación de aspecto y menor proporción de área superior e inferior presentan mejor mezcla; a baja relación equivalente, los vórtices internos de los orificios de aire triangulares producen un fuerte efecto de succión en el combustible; la uniformidad de la mezcla es el resultado de la acción conjunta de la relación del flujo de momento y la intensidad del vórtice, en flujos transversales de pequeña escala, el efecto de la relación del flujo de momento en el chorro es más significativo que la intensidad del vórtice, con la misma relación de flujo de momento, los orificios de aire más pequeños presentan mejor mezcla. Con el aumento de la relación del flujo de momento, la distribución del combustible muestra una tendencia a cambiar de forma semicircular a forma de gota de agua y luego a forma de herradura. 【Conclusión】 Los resultados del estudio tienen un valor de referencia para el diseño optimizado y la aplicación de la tecnología de combustión micro-mixta en microturbinas de gas.

Microturbina de gas; quemador micro-mixto monoescala; características de flujo; características de mezcla; índice de uniformidad