模型燃烧室中值班火焰的燃烧不稳定性分析

作     者：李明婧 郭志辉 LI Mingjing;GUO Zhihui

作者机构：北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国防重点实验室北京100191 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2024年第50卷第3期

页      面：951-961页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0817[工学-化学工程与技术] 080103[工学-流体力学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082501[工学-飞行器设计] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-Ⅲ-0008-0034) 

主　　题：燃烧不稳定性 值班火焰 热声耦合 涡声锁定 火焰动力学 

摘      要：针对模型燃烧室中值班火焰的燃烧不稳定性问题,实验测量燃烧室内多点动态压力和火焰图像,利用快速傅里叶分析、本征正交分解(POD)等方法进行分析。结果表明:随着当量比增大,值班火焰的稳定性发生2次分岔现象,相应的不稳定模态分别对应系统的3阶、2阶本征纵向声学模态,均发生极限环振荡。POD结果表明:涡声频率锁定,发生在燃烧室纵向声学模态频率处,燃烧室内发生声-涡-火焰耦合的不稳定过程。而伴随着当量比提高,一方面,大尺度旋涡脱落改变火焰面积引发强烈放热振荡,声能产生增大;另一方面,两分支火焰张角不断增大,火焰位置主要波动方向与主要声学波动沿同一轴线。两方面作用下热声耦合更加容易,热释放脉动与压力脉动耦合的相位角减小,进而发生模态转换。