作為一項燃燒效率和傳熱系數(shù)較高、燃燒強度較強、污染物排放量較小,并且機構(gòu)簡單的燃燒方式,脈動燃燒在當(dāng)今能源形式下具有很好的發(fā)展空間。脈動燃燒器具有諸多優(yōu)點的原因就在于其內(nèi)部的燃燒為振蕩燃燒。產(chǎn)生振蕩燃燒的直接誘因就是熱與聲的共同作用即熱聲耦合。在熱聲耦合的作用下,脈動燃燒器燃燒室內(nèi)的運行參數(shù)會發(fā)生周期性變化。本文針對燃燒過程中出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象,結(jié)合燃燒理論和聲學(xué)理論,對二維脈動燃燒器采用燃燒模型和聲學(xué)模型進行模擬仿真,得到脈動燃燒器的熱聲耦合特性,確定不同結(jié)構(gòu)和工況對熱聲耦合特性的影響。由瑞利準則和渦聲理論表明,通過分析渦量和反應(yīng)放熱率的分布情況可以確定燃燒器內(nèi)部的位置耦合情況,通過分析壓力與反應(yīng)放熱率隨時間的變化可以確定熱與聲在時域上的耦合情況。對比分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)噴口數(shù)從單組變?yōu)殡p組,運行參數(shù)的表征為壓強振幅大幅度降低,主峰降低很多,回流強度降低。這是由于二者之間結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致耦合情況的不同。由于在稀薄時刻提供熱量或在冷凝時提取熱量會抑制振動,因此表明噴口數(shù)的增加使得在燃燒時刻的熱量不間斷,回流時刻的熱量更稀薄。當(dāng)其他結(jié)構(gòu)改變時同樣會帶來熱聲耦合的變化,燃燒室內(nèi)徑的增加影響了膨脹與壓縮的最大程度,尾管的長度影響了振蕩的頻率。結(jié)構(gòu)上的變化導(dǎo)致了熱與聲之間的相位或幅度發(fā)生變化,帶來不同的影響。不同工況對熱聲耦合的影響同樣不同。隨著功率的增大,頻率升高,峰值先升高后降低,回流的強度也是先升高后降低;隨著當(dāng)量比的升高,主頻基本不變,主峰先增大在減小,壓強的振幅先突增后逐漸降低;隨著配比的升高,主頻基本不變,主峰先減小后快速升高。這些物理特征的變化揭示了熱聲耦合的情況受到環(huán)境工況的制約。綜上所述,通過合理的脈動燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計和工況運行規(guī)律可以實現(xiàn)對脈動燃燒熱聲耦合情況的調(diào)整,進一步達到燃燒效率更高,使用壽命更長甚至實現(xiàn)降低噪聲,改善運行環(huán)境的目的。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK16
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章緒論的背景和意義經(jīng)濟社會的發(fā)展和人口的不斷增加，人類每天消耗著大量能度多樣化的廢物。能源需求不斷增加的同時對環(huán)境的威脅日 中可以看出燃燒是能量生產(chǎn)中最重要的熱轉(zhuǎn)換過程，提供了0%以上，其中大約 79%的燃燒用料為化石能源[2]。因此需要燒技術(shù)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文耗費大量時間進行實驗。然而，脈動燃燒的模擬并非易事，因為復(fù)雜的多參數(shù)過程。除了模擬研究之外，脈動燃燒在實驗方面對動模式，聲學(xué)特性和排放等方面也得到了廣泛的關(guān)注。對于脈動狀做如下介紹。 數(shù)學(xué)分析模型脈動燃燒的早期階段一維分析模型由于相對的靈活和簡單被認為模的主流。其中三種最具代表性的數(shù)學(xué)模型 AKT，BDB 和 RMS地捕捉脈動燃燒的主要現(xiàn)象。對于前兩種模型以 AKT 為例進行介hrens 等人開發(fā)的 AKT 模型[15]是脈動燃燒模擬最成功的模型之一通常在 AKT 型模型中考慮的物理和幾何參數(shù)[16]。

圖 2-1 亥姆霍茲型脈動燃燒器整體圖動燃燒器與傳統(tǒng)脈動燃燒器的不同在、燃燒室以及尾管，其中預(yù)混室的長個部分連接起來，自激型脈動燃燒器式不同，可以通過調(diào)節(jié)進氣狀態(tài)實現(xiàn)噴口，共有兩組。每組由兩個丙烷進氣口的直徑為 1mm，空氣進氣口的直進氣口與丙烷進氣口相垂直。通過垂分，有利于燃燒反應(yīng)。成功有很大影響。由于散熱量大，燃近噴射氣體入口處安裝點火裝置，則免上述兩種現(xiàn)象，點火選在預(yù)混室的良好時，如果燃氣和空氣的比例適宜
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 謝法;張珊珊;蔣洪德;;入口流動參數(shù)脈動對燃氣輪機燃燒室燃燒不穩(wěn)定的影響[J];航空動力學(xué)報;2015年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 徐艷英;彎尾管Helmholtz型無閥自激脈動燃燒器熱工特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 翟明;Helmholtz型無閥自激脈動燃燒器運行特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 徐堯;調(diào)諧被動控制脈動燃燒特性實驗及數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 王朝暉;預(yù)混燃燒穩(wěn)定性的數(shù)值研究[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2010年

3 李志勇;熱聲耦合振蕩與控制[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

本文編號：2871981