何祖强, 王 平, Meenatchidevi Murugesan, Antonio Ferrante,3, 李伟超, 姜霖松

1. 江苏大学 能源与动力工程学院, 江苏 镇江 212013; 2. 江苏大学 能源研究院, 江苏 镇江 212013;3. Centro Combustione Ambiente Spa, vicinale Milano km1. 600, 70023 Gioia del Colle (Ba) Italy

0 引 言

在现代燃气轮机的相关研究中，常采用贫燃预混燃烧技术(LP)实现污染物控制和燃烧效率之间的平衡。通过结合变几何、分级燃烧等措施，降低火焰温度，减少NOx排放。由于热声耦合效应，这些技术也带来了贫燃预混燃烧中最具挑战性的问题之一——燃烧振荡问题。燃烧振荡会产生高强度噪声，损坏燃烧室，还会造成熄火和回火现象，危害燃气轮机正常工作。在燃烧过程中存在当量比波动，加之流场自身的不稳定性(如涡脱落等[1]相干流结构)，往往导致热释放率也产生波动，在热释放率波动与压力波动相互耦合的过程中，当声场获得能量大于耗散能量时，将形成一个正反馈回路，产生共振现象。

在贫燃预混燃烧中常常采用旋流结构来稳定火焰，而旋流稳定的火焰中通常还伴有各种微结构的火焰。不同的火焰形态反映了燃烧室内不同的声波动，这些形态一般被概括为紧凑型火焰、M型火焰和V型火焰[2-3]。火焰形态往往与燃料组成、当量比、雷诺数、来流速度、旋流数、燃烧室开放程度以及中心钝体结构有关，这些参数的改变也会引起燃烧过程模态的转变。

大量研究表明，热声振荡是多种物理现象相互耦合的复杂过程，涉及到声学、流体力学、传热学、燃烧学等多个学科。实验研究是掌握热声振荡特性的重要手段。国内研究者通过设计不同的燃烧试验台或对某一经典燃烧室模型开展不同燃烧方式下的热声振荡研究，掌握了相关燃烧室热声耦合现象的发生过程及机理。……