该文分别采用三孔探针系统和三维粒子动态分析仪对旋流式煤粉燃烧器出口区域的气相流场和气固两相流场进行了详细的实验研究,得出了不同的结构和不同的一、二次风量对两相流场中的颗粒相和气相的回流区的产生和颗粒浓度分布的影响规律;研究了两相流场中的颗粒相和气相的轴向、切向、径向的平均速度和脉动速度分布规律,还分析研究了颗粒密度分布和颗粒体积流量分布规律;实验的同时采用CCD-TR880E高分辨率摄相机来拍摄燃烧器出口区两相流场,研究流场的运动规律和煤粉浓度的分布规律.从实验和流场显示研究的结果来看,轴向速度为明显的一次风和二次风交界处的单峰结构,而且普遍形成中心回流区和壁面回流区;切向速度为典型的Rankine涡结构;径向速度大体上形成单峰值或多峰结构;轴向、切向、径向脉动速度都较大,而且大部分情况下气相脉动大于固相脉动;从浓度分布来看,在轴线附近浓度分布较低,靠近壁面附近的大部分区域保持了较高的浓度分布;通过实验研究还可以得出,燃烧器的结构和参数对流场的影响大,其中旋流二次风叶轮的旋转角度和形状对回流区的大小起最明显的作用,一次风粉混合物的供入方式对颗粒浓度分布影响最大.该文以两个实验的工况为算例,用k-ε-k<,p>两相湍流模型模拟了轴向叶片式旋流煤粉燃烧器出口区域的两相流场,并将数模结果与实验结果进行了详细的对照.可以看出k-ε-k<,p>两相湍流模型预报的两相速度场、湍流度和煤粉浓度场有的在定量上,也有的在定性上与实验结果符合.计算结果表明,在旋流数不高时,k-ε-k<,p>两相湍流模型已经可以满足工程精度的要求,而且可指导工程设计.最后,在旋流煤粉燃烧器出口区域冷态气固两相流场的三孔探针实验研究、PDA实验研究、流场显示研究、数值模拟计算研究的基础上提出了新型旋流煤粉燃烧器的设计思想.