一种纯氢微混燃烧器燃烧特性实验研究

作     者：焦慧杰 胡宏斌 柏乃坚 王博涵 杜娟 

作者机构：中国科学院工程热物理研究所数字孪生研究中心 中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室 中国科学院大学航空宇航学院 轻型动力全国重点实验室 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项(XDA 29050500) 

主　　题：氢燃料燃气轮机 微混燃烧 喷嘴间距 空气射流速度 NOx排放 火焰结构 热声振荡 

摘      要：为满足燃气轮机掺氢/纯氢低污染稳定燃烧需求，基于自主设计的微混燃烧器开展实验，研究不同当量比下，喷嘴间距及喷嘴出口空气射流速度对其纯氢燃烧特性的影响规律。结果表明随着当量比增大，火焰依次呈现抬升火焰、稳焰、局部回火等状态，随着射流速度增大，同一火焰状态对应的当量比减小。增大喷嘴间距有利于降低冷态总压损失系数，削弱各小火焰间的耦合关系，强化NOx减排效果。增大射流速度可以缩短空气在高温区的停留时间，抑制NOx生成，但也增强了火焰锋面的重叠度，使火焰温度升高，最终导致NOx排放量升高。热声振荡多发于空气射流速度低于30 m/s、当量比0.5～0.7内，增大射流速度可有效抑制振荡。为揭示上述现象的内在机理，从火焰几何特征角度进行分析，证实NOx排放与由喷嘴结构和运行工况决定的火焰结构间有密切关联。