中心分级旋流火焰中热声不稳定分岔现象研究
2021-08-24王欣尧林宇震宋知人
燃烧科学与技术 2021年4期
王欣尧,韩 啸,林宇震,张 弛,宋知人
(1.北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191;2.北京航空航天大学航空发动机研究院,北京 100191;3.康涅狄格大学机械工程系,康涅狄格州 06269,美国)
本研究主要目的在于对采用中心分级结构的贫油预混(lean-premixed)燃烧室中的热声不稳定现象和机理建立更深入的理解.贫油预混燃烧室通常用于燃气轮机中,主要优势在于能够降低排放物生成.然而,该类燃烧室经常会面临热声不稳定的问题,主要是由于释热脉动和压力脉动的耦合导致[1-2].中心分级结构是贫油预混燃烧室设计中经常采用的一种措施,采用该结构设计的燃烧器分为主燃级和预燃级,从而形成分级火焰[3].主、预燃级通常通过台阶结构分隔开来,这种结构在实际中发现对于降低NOx排放非常重要[4].本研究中,由此形成的火焰称为中心分级旋流火焰.由于中心分级旋流火焰的热声不稳定特性和火焰动力学特性对于燃烧器结构的依赖性很大,因此仍需要进一步针对其进行研究[5-6].
目前国际中针对热声不稳定的分岔现象在不同的燃烧器上均进行了研究[6-9],近几年也发表了相关的综述性研究[10].已有的关于分岔现象的研究包含了火焰动力学[6-7]、间歇现象[8]、模态转换等[9]多方面的研究.在某些情况下,热声系统随着工况参数的变化,会经历两次分岔现象,由此会导致两种稳定区间[8]或者不稳定区间[9]的共存.Unni 等[8]研究了第1次分岔前和第2 次分岔后发生的间歇振……
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