氢含量对微预混火焰热声不稳定性的影响

作     者：毕笑天 撒博文 王中豪 扈学超 邵卫卫 张哲巅 BI Xiaotian;SA Bowen;WANG Zhonghao;HU Xuechao;SHAO Weiwei;ZHANG Zhedian

作者机构：先进能源动力重点实验室(中国科学院工程热物理研究所)北京市海淀区100190 中国科学院大学北京市石景山区100049 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (PROCEEDINGS OF THE CHINESE SOCIETY FOR ELECTRICAL ENGINEERING)

年 卷 期：2025年第45卷第2期

页      面：433-442,I0002页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0018-0062) 中国科学院青年创新促进会项目(Y2021054) 

主　　题：燃气轮机燃烧 氢微混火焰 火焰结构 热声不稳定 时滞分析 

摘      要：为了获得氢含量对微预混燃烧热声耦合的影响,该文开展不同氢-甲烷比例下的燃烧热声不稳定实验研究。通过火焰化学自发光图像研究氢含量从0%到100%的燃料燃烧时时均和瞬态的火焰结构,通过脉动压力研究动态特性,并使用时滞分析方法对热声耦合特性进行分析。结果表明,氢含量为10%的工况点发生了热声不稳定,且此时在火焰根部发生大面积的熄火和再点火,火焰抬升距离剧烈变化。理论分析得到氢含量为10%的工况点下既满足燃烧器声学一阶纵向固有频率,又满足Rayleigh准则要求的时滞条件,符合发生热声不稳定的条件。化学反应时滞在总时滞中占比至少约65%,这表明化学反应时滞在热声振荡分析中扮演重要角色,预热温度、当量比等影响化学反应时滞的因素对于热声不稳定现象有重要影响。研究结果可用于指导微预混燃烧器设计,通过时滞调整进行热声振荡被动控制。