强湍流下甲烷稀燃预混火焰的稳定性研究
2021-04-20任超群汤朝伟李夏飞李建中
燃烧科学与技术 2021年2期
关键词:测量
金 武,任超群,汤朝伟,李夏飞,李建中
(南京航空航天大学能源与动力学院,南京 210016)
预混稀燃由于其在效率和排放上的巨大优势,被认为是未来清洁高效燃气轮机燃烧室中最有前景的燃烧技术,并已在全球范围内被广泛应用于联合循环发电中的具有超低 NOx排放的大型天然气燃气轮机中,以满足最严格的排放法规.此外,在航空工业上,NOx排放条例也越来越严格.因此,下一代运用于航空发动机的预混稀薄燃烧技术正在快速发展中.目前商用飞机发动机已经开始运用预混稀燃技术.装备在波音787、747-8 飞机上的通用电气GEnx发动机的 TAPS 燃烧器(twin annular premixing swirler combustor)[1]便是采用的预混稀燃模式.同时,预混火焰具有长度短、尺寸紧凑的优点,能够让发动机的尺寸缩减,方便应用于小型商用喷气机发动机、移动式燃气轮机发电机.但是,稳定性不足是预混稀燃技术利用时的最大限制,尤其是在高速强湍流条件下,易出现整体吹熄、局部淬熄等现象.为防止这些现象发生,通过值班火焰产生的高温气体保护,通常可以达到在底部稳定高速火焰的目的.但是在强湍流作用下,仍有可能造成整体淬熄,从而在顶部出现开口现象;关于此现象的整体吹熄机制研究,是一个值得研究的前沿课题.
在湍流扩散火焰中,随着出口速度增大,火焰中局部熄灭发生的比例越来越大,火焰逐渐逼近吹熄.局部熄灭的发生取决于局部的标量耗散率,其值随燃料不同而变化,但当局部熄灭……
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