貧燃預混旋流燃燒不穩(wěn)定性大渦模擬.pdf

1、隨著環(huán)保意識的增強，發(fā)展清潔高效的燃氣輪機技術引起了全世界的廣泛關注，以降低NOx排放為目的的低污染燃燒技術得到了廣泛發(fā)展。貧燃預混燃燒是最有前景的低污染燃燒技術，但由于其在接近貧燃熄火極限附近燃燒，非常容易產(chǎn)生熱聲振蕩問題，這會導致燃燒質(zhì)量下降，燃燒過程會變得非常不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)回火及局部熄火，極大降低燃氣輪機的使用壽命。
　　本文采用計算流體力學的方法對貧預混旋流燃燒過程中的流動與燃燒問題進行了數(shù)值模擬研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論

2、如下:
　　(1)在流體力學和化學反應動力學的基礎上建立了旋流預混燃燒的大渦數(shù)值計算模型，并通過與實驗數(shù)據(jù)的對比對模型進行了有效性驗證;
　　(2)進行了非反應條件下的流場大渦模擬研究。計算結(jié)果表明:燃燒室內(nèi)能形成穩(wěn)定的中心回流區(qū)和角回流區(qū)，中心回流區(qū)的邊界上存在著渦旋進動過程(Processingvortex core，PVC)，強烈的渦旋運動會導致燃燒室內(nèi)產(chǎn)生聲波的傳播，且隨著旋流數(shù)的增加，燃燒室內(nèi)聲學振蕩的頻率增加。燃

3、料空氣混合過程的研究表明，旋流數(shù)增加時，湍流強度增強，渦破碎程度提高，燃料空氣混合均勻性程度增加。
　　(3)利用建立的預混燃燒大渦模擬模型對反應條件下的熱聲耦合振蕩特性進行了計算和分析。結(jié)果表明，隨著當量比降低，燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值逐漸增加，火焰溫度值逐漸降低，CO2、 CO、NOx生成量也顯著下降，充分體現(xiàn)了貧燃預混燃燒穩(wěn)定性的劣勢以及低污染的優(yōu)勢;混合氣體的進氣溫度低于650K時燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值較低，燃燒穩(wěn)定，隨著進氣溫

4、度增加，燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值逐漸增加，燃燒過程變得不穩(wěn)定;旋流數(shù)較低時，火焰長度較長，燃燒穩(wěn)定，隨著旋流數(shù)增加，火焰長度逐漸縮短，燃燒逐漸變得不穩(wěn)定，當旋流數(shù)增加到1.3時，火焰向上游傳播進入到預混管中，發(fā)生回火。
　　(4)熱聲耦合振蕩的相位分析結(jié)果表明，穩(wěn)定燃燒時壓力脈動和整體熱釋放速率的脈動耦合程度較低，相位關系不明顯;當燃燒不穩(wěn)定發(fā)生時，壓力脈動和整體熱釋放速率的脈動波形基本相似，相位差小于90度。
　　(5)振蕩周