燃烧不稳定性实验诊断及数值分析方法研究进展
2021-10-09张志浩郑洪涛李圣男吕光普
燃气轮机技术 2021年3期
张志浩,刘 潇,郑洪涛,李圣男,吕光普
(哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院,哈尔滨 150001)
随着燃烧科学的不断发展,越来越严格的污染物排放法规使得世界各大发动机制造商和研究机构开发出排放性能优异的燃烧室。例如通用电气公司应用于GEnx和LEAP发动机的TAPS燃烧室[1-2],有望应用于Rolls-Royce公司TRENT XWB发动机的Lean-Burn燃烧室[3-4],日本宇航中心(JAXA)针对小型公务机动力开发的分级燃烧室[5-6],北京航空航天大学针对国产大涵道比涡扇发动机CJ1000A研究的LESS和TeLESS-Ⅱ燃烧室[7-8]。新的燃烧技术逐渐应用于燃气轮机行业,由于良好的排放性能及经济效益,贫预混(LPM)在众多低排放燃烧技术中脱颖而出[9-10]。
然而由于贫预混燃烧室通常工作于贫熄极限附近,热释放脉动对当量比的变化与化学当量下相比更加敏感。驱动释热脉动的燃料量仅占总燃料量的很少一部分,且燃烧室相对封闭,不稳定燃烧引起的压力脉动不能快速耗散[11]。当不稳定燃烧引起的热释放脉动与燃烧室内压力波动相互耦合,就会形成热声振荡燃烧振荡[12-14]。这些振荡可能达到足以干扰发动机运行的幅度,在极端情况下,由于过度的结构振动和热量传递到燃烧室,会导致系统故障[15]。由于燃烧室相对封闭,其内部削弱燃烧振荡的能力很弱[11,16]。因此燃烧振荡成为了贫预混燃烧室运行过程中普遍遇到的问题,阻碍了燃烧室的发展[17-18]。
由于振荡燃烧的发生,严重阻碍了贫预混燃烧室的发展[19],各国的专家学者纷纷对燃烧不稳定性、非稳态燃烧过程展开研究,以期探究热声振荡发生的机理,获取抑制热声振荡的方法[20-23]。……
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