刘浩哲, 严红

(1.航空工业西安飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710000;2.西北工业大学 动力与能源学院, 陕西 西安 710072)

热声不稳定现象普遍发生在航空发动机、火箭发动机和燃气轮机等高性能动力装置中，这一现象很早就引发了国内外的探究[1-6]。早在1878年，Lord Rayleigh[7]就定性解释了热声振荡即热释放脉动与管内声学脉动之间耦合造成一种热声振荡现象。但由于热声学集合了声学、传热学、流体动力学等多个学科，导致其研究内容复杂，研究难度大，故对于热声振荡机理的完整解释至今仍存在较多困难。

Rijke管是典型的热声不稳定系统，由于其结构简单，故经常被用于燃烧热声不稳定性的机理研究[8-10]。陈福连[11-12]发现热声频率与Rijke型燃烧器的尺寸，形状和气体温度分布有关，与燃料性质无关，且当声能在管内的耗散等于声强梯度的负值时，系统就维持热声振荡的状态。韩飞等[13]用电加热放热的经验公式发展了一种预测热声不稳定发展的模型，且模拟结果与实验结果基本一致。慕尼黑工业大学Hantschk等[14]通过设立恒温板叠，首次对Rijke管内起振进行了模拟，并对管内高次谐频与换热规律结合进行研究。清华大学严红等[15]采用TVD格式模拟燃烧器，对管内的二维脉动流场及温度场进行分析，在入口加入周期性脉动速度，但与实际情况的自激振荡有不符之处。浙江工业大学钟英杰等[16]对Rijke型燃烧器研究，采用内外流场耦合的建模方法研究了Rijke管内流场，得到管口压力及声泄漏值，发现两端收口燃烧器对燃烧器设计有参考意义，但也因此造成计算量大大增加。……