作為一項(xiàng)燃燒效率和傳熱系數(shù)較高、燃燒強(qiáng)度較強(qiáng)、污染物排放量較小,并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的燃燒方式,脈動(dòng)燃燒在當(dāng)今能源形式下具有很好的發(fā)展空間。脈動(dòng)燃燒器具有諸多優(yōu)點(diǎn)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(dòng)燃燒器燃燒室內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)會(huì)發(fā)生周期性變化。本文針對(duì)燃燒過(guò)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(duì)二維脈動(dòng)燃燒器采用燃燒模型和聲學(xué)模型進(jìn)行模擬仿真,得到脈動(dòng)燃燒器的熱聲耦合特性,確定不同結(jié)構(gòu)和工況對(duì)熱聲耦合特性的影響。由瑞利準(zhǔn)則和渦聲理論表明,通過(guò)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(guò)分析壓力與反應(yīng)放熱率隨時(shí)間的變化可以確定熱與聲在時(shí)域上的耦合情況。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)噴口數(shù)從單組變?yōu)殡p組,運(yùn)行參數(shù)的表征為壓強(qiáng)振幅大幅度降低,主峰降低很多,回流強(qiáng)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(shí)刻提供熱量或在冷凝時(shí)提取熱量會(huì)抑制振動(dòng),因此表明噴口數(shù)的增加使得在燃燒時(shí)刻的熱量不間斷,回流時(shí)刻的熱量更稀薄。當(dāng)其他結(jié)構(gòu)改變時(shí)同樣會(huì)帶來(lái)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(zhǎng)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(lái)不同的影響。不同工況對(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(guò)合理的脈動(dòng)燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工況運(yùn)行規(guī)律可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈動(dòng)燃燒熱聲耦合情況的調(diào)整,進(jìn)一步達(dá)到燃燒效率更高,使用壽命更長(zhǎng)甚至實(shí)現(xiàn)降低噪聲,改善運(yùn)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(jí)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(jì)社會(huì)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(shí)對(duì)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(guò)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(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而，脈動(dòng)燃燒的模擬并非易事，因?yàn)閺?fù)雜的多參數(shù)過(guò)程。除了模擬研究之外，脈動(dòng)燃燒在實(shí)驗(yàn)方面對(duì)動(dòng)模式，聲學(xué)特性和排放等方面也得到了廣泛的關(guān)注。對(duì)于脈動(dòng)狀做如下介紹。 數(shù)學(xué)分析模型脈動(dòng)燃燒的早期階段一維分析模型由于相對(duì)的靈活和簡(jiǎn)單被認(rèn)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(dòng)燃燒的主要現(xiàn)象。對(duì)于前兩種模型以 AKT 為例進(jìn)行介hrens 等人開(kāi)發(fā)的 AKT 模型[15]是脈動(dòng)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(dòng)燃燒器整體圖動(dòng)燃燒器與傳統(tǒng)脈動(dòng)燃燒器的不同在、燃燒室以及尾管，其中預(yù)混室的長(zhǎng)個(gè)部分連接起來(lái)，自激型脈動(dòng)燃燒器式不同，可以通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣狀態(tài)實(shí)現(xiàn)噴口，共有兩組。每組由兩個(gè)丙烷進(jìn)氣口的直徑為 1mm，空氣進(jìn)氣口的直進(jìn)氣口與丙烷進(jìn)氣口相垂直。通過(guò)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(diǎn)火裝置，則免上述兩種現(xiàn)象，點(diǎn)火選在預(yù)混室的良好時(shí)，如果燃?xì)夂涂諝獾谋壤m宜
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 謝法;張珊珊;蔣洪德;;入口流動(dòng)參數(shù)脈動(dòng)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃燒不穩(wěn)定的影響[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);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(wú)閥自激脈動(dòng)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(wú)閥自激脈動(dòng)燃燒器運(yùn)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(dòng)控制脈動(dòng)燃燒特性實(shí)驗(yàn)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(yáng)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(hào)：2871981