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模型燃烧室中值班火焰稳定器的燃烧不稳定性研究

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推进技术 2022年第10期43卷 224-234页

作者：方涛郭志辉苏贺北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航天试验技术研究所北京100074

针对值班火焰的燃烧不稳定性,通过试验得到了不同当量比工况下的火焰结构、压力脉动信号和热释放脉动信号。对脉动信号进行傅立叶分析,获得了脉动信号的频率和振幅。结果表明,随着当量比增加,火焰形态发生变化,燃烧室内发生了164Hz三阶... 详细信息

针对值班火焰的燃烧不稳定性,通过试验得到了不同当量比工况下的火焰结构、压力脉动信号和热释放脉动信号。对脉动信号进行傅立叶分析,获得了脉动信号的频率和振幅。结果表明,随着当量比增加,火焰形态发生变化,燃烧室内发生了164Hz三阶模态向109Hz二阶模态的转换。对火焰平均结构、火焰瞬态结构和火焰正交分解结果进行分析后发现,漩涡脱落频率和燃烧室某一阶声学模态耦合是维持燃烧不稳定性的机理,耦合的强弱和漩涡脱落的尺度大小决定了热声振荡的振幅大小,火焰形态的变化导致热释放中心位置的变化是引起模态转换的机理。

关键词：燃烧室值班火焰火焰稳定器燃烧不稳定性模态转换漩涡脱落

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一种可起到值班火焰作用的介质阻挡放电装置

中国电机工程学报 2012年第32期32卷 89-94,15页

作者：李钢徐燕骥邵卫卫刘艳胡宏斌杨凌元中国科学院工程热物理研究所北京市海淀区100190

为了增强燃烧的稳定性,提出了利用介质阻挡放电等离子体装置来实现值班火焰的思路。通过布置在燃烧器出口扩张段上的等离子体激励器产生等离子体,并在燃烧过程中一直保持等离子体激励器处于工作状态,这样产生的等离子体可以起到类似值... 详细信息

为了增强燃烧的稳定性,提出了利用介质阻挡放电等离子体装置来实现值班火焰的思路。通过布置在燃烧器出口扩张段上的等离子体激励器产生等离子体,并在燃烧过程中一直保持等离子体激励器处于工作状态,这样产生的等离子体可以起到类似值班火焰的作用——稳定燃烧、防止熄火。该装置具有结构简单紧凑、功耗低、激励参数可以在线调节且不影响燃烧器结构设计等优点。基于实验研究考察了该装置对旋流扩散燃烧中不稳定抬升火焰的作用效果。火焰结构的观测通过平面激光诱导荧光测试系统来实现。实验中观测到随等离子体激励功率增大,火焰高度逐步降低向喷嘴出口位置靠近,且反应更趋紧凑,这初步验证了该装置可以稳定燃烧、防止熄火,表明通过介质阻挡放电等离子体装置来实现值班火焰的设计思路可行。

关键词：等离子体介质阻挡放电值班火焰旋流扩散燃烧平面激光诱导荧光

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乙醇-空气稀液雾值班火焰的大涡模拟研究

推进技术 2015年第2期36卷 276-284页

作者：陈靖朱旻明刘明侯陈义良中国科学技术大学热科学和能源工程系安徽合肥230027

为加深对气液两相湍流燃烧现象的认知,检测火焰面模型在液雾燃烧中的适用性,本文在欧拉-拉格朗日架构下使用火焰面/反应进度变量模型(FPV)数值模拟了乙醇-空气稀液雾值班火焰。欧拉坐标系下的气相湍流场使用大涡模拟方法模拟,离散液相... 详细信息

为加深对气液两相湍流燃烧现象的认知,检测火焰面模型在液雾燃烧中的适用性,本文在欧拉-拉格朗日架构下使用火焰面/反应进度变量模型(FPV)数值模拟了乙醇-空气稀液雾值班火焰。欧拉坐标系下的气相湍流场使用大涡模拟方法模拟,离散液相则使用拉格朗日颗粒轨道模型进行描述,考虑了相间质量、动量、能量交换。燃烧模型中采用碳元素定义混合物分数,在混合物分数方程源项中体现液相对燃烧模型的影响。模拟得到的气相温度分布和液相统计值均和实验数据较好吻合,验证了该燃烧模型对稀液雾扩散类型火焰的适用性。分析瞬时图发现,该稀液雾火焰的最高燃烧温度往往位于当量混合物分数附近,在出口下游20倍直径处火焰完全点着,此处上游FPV模型能给出局部点火熄火现象。蒸发作用在剪切层和点火区域较强,而液滴和火焰作用较弱,单一液滴很少被火焰包围。

关键词：稀液雾值班火焰大涡模拟 FPV模型

值班稳定器燃烧室值班火焰的火焰传递函数研究

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推进技术 2019年第1期40卷 84-94页

作者：付虓杨甫江郭志辉北京动力机械研究所北京100074 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家级重点实验室北京100191

为了研究值班火焰的动态特性,采用实验方法获得值班稳定器模型燃烧室中值班火焰的火焰传递函数。燃烧室的动态压力利用动态压力传感器测量,火焰的全局非定常热释放利用光电倍增管测量,光电倍增管采用了CH*带通滤波器,动态压力传感器和... 详细信息

为了研究值班火焰的动态特性,采用实验方法获得值班稳定器模型燃烧室中值班火焰的火焰传递函数。燃烧室的动态压力利用动态压力传感器测量,火焰的全局非定常热释放利用光电倍增管测量,光电倍增管采用了CH*带通滤波器,动态压力传感器和光电倍增管可以实现同步采集,利用高速摄像机捕捉了火焰的动态过程。利用速度脉动和非定常热释放得到值班火焰的火焰传递函数,其中速度脉动利用双传声器法和压力脉动数据计算得到。实验结果表明,当值班级甲烷流量为0.552g/s,0.621g/s和0.69g/s时,值班火焰不稳定,延迟时间分别为0.0116s,0.00675s和0.0133s。

关键词：值班火焰火焰传递函数相关性双传声器法

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基于动态二阶矩模型值班火焰的大涡模拟研究

工程热物理学报 2017年第2期38卷 406-410页

作者：毕文剑白云罗坤樊建人浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

为加深对湍流燃烧现象的认知,检验动态二阶矩(DSOM)模型在非均匀湍流燃烧中的适应性,本文基于DSOM模型对非均匀入口条件的甲烷空气值班火焰进行了大涡模拟。模拟得到的温度和混合分数分布均和实验数据吻合较好,验证了DSOM模型在非均匀... 详细信息

为加深对湍流燃烧现象的认知,检验动态二阶矩(DSOM)模型在非均匀湍流燃烧中的适应性,本文基于DSOM模型对非均匀入口条件的甲烷空气值班火焰进行了大涡模拟。模拟得到的温度和混合分数分布均和实验数据吻合较好,验证了DSOM模型在非均匀湍流燃烧中的适应性。研究结果表明,在x/D=1和x/D=5的位置温度梯度较大处和混合分数梯度较大处不在同一位置;在火焰的基部存在分层预混燃烧,使得火焰的稳定得到加强;在x/D=15下游,火焰存在局部熄火。

关键词：二阶矩湍流模型值班火焰大涡模拟

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火焰动力学及其对热声稳定性的影响

清华大学学报（自然科学版） 2022年第4期62卷 785-793页

作者：王译晨朱民清华大学能源与动力工程系北京100084

火焰动力学特性对燃烧系统热声振荡的准确预测和控制具有重要的意义。该文介绍了作者团队近年来针对不同应用背景下的火焰动力学特性在理论建模和实验验证方面的研究,包括理想非预混射流火焰、钝体预混火焰、值班火焰等组织方式以及多... 详细信息

火焰动力学特性对燃烧系统热声振荡的准确预测和控制具有重要的意义。该文介绍了作者团队近年来针对不同应用背景下的火焰动力学特性在理论建模和实验验证方面的研究,包括理想非预混射流火焰、钝体预混火焰、值班火焰等组织方式以及多维扰动下的火焰动力学特性。其中:通过Green函数法建立了非预混火焰的分布式火焰传递函数;通过火焰面方程和离散涡模型研究了涡和火焰面的相互作用机理;通过双火焰面模型研究了值班火焰和主火焰之间的相互作用机理;通过非对称火焰模型,研究了火焰对不同方向扰动的响应特征。结果表明,将火焰动力学模型与声学网络模型结合分析,可以得到火焰动力学对燃烧室热声稳定性的影响机制。

关键词：火焰动力学热声振荡钝体火焰值班火焰声学网络模型

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复杂曲面花瓣燃烧器煤粉燃烧数值分析

中国电机工程学报 2007年第5期27卷 39-44页

作者：赵伶玲周强泰东南大学能源与环境学院洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室江苏省南京市210096

应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟。给出花瓣燃烧器的流场、颗粒场、温度场和浓度场,分析花瓣燃烧器的稳燃及低NO_x燃烧原理和特性。计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉... 详细信息

应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟。给出花瓣燃烧器的流场、颗粒场、温度场和浓度场,分析花瓣燃烧器的稳燃及低NO_x燃烧原理和特性。计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉内能立即在瓣后着火燃烧,并在径向回流区中形成稳定的“值班火焰”,为整个风粉气流的着火燃烧提供稳定的热量来源。花瓣燃烧器的火焰在炉内呈花瓣状,造成局部缺氧区,有利于降低NO_x的排放和低挥发分煤在广泛负荷范围内的稳定着火和完全燃烧。

关键词：花瓣燃烧器数值模拟煤粉燃烧值班火焰

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花瓣燃烧器低负荷运行理论与应用的研究

工程热物理学报 2008年第11期29卷 1953-1956页

作者：赵伶玲周强泰赵长遂东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室江苏南京210096

本文应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行了三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟.给出了在75%BMCR和55%BMCR工况下花瓣燃烧器的流场和浓度场,重点分析了花瓣燃烧器的稳燃原理和特性.计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气... 详细信息

本文应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行了三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟.给出了在75%BMCR和55%BMCR工况下花瓣燃烧器的流场和浓度场,重点分析了花瓣燃烧器的稳燃原理和特性.计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉内能立即在瓣后的径向回流区内着火燃烧,并在此区域形成稳定的"值班火焰",为整个风粉气流的着火燃烧提供稳定的热量来源。有利下低挥发分煤在广泛负荷范围内的稳定着火和完全燃烧.

关键词：花瓣燃烧器数值模拟煤粉燃烧值班火焰

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29 MW高速煤粉燃烧器稳燃机理

煤炭学报 2021年第S02期46卷 1069-1076页

作者：陈隆王乃继煤科院节能技术有限公司北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室北京100013 煤炭科学研究总院北京100013

煤粉工业锅炉广泛应用于市政热力和工业园区,具有快速启停和调节负荷的优势。为了提高煤粉工业锅炉经济性,降低燃料成本,需要提高煤粉工业锅炉的燃料适应性。高速煤粉燃烧器作为煤粉工业锅炉的核心设备,目前其稳燃性能的研究主要围绕工... 详细信息

煤粉工业锅炉广泛应用于市政热力和工业园区,具有快速启停和调节负荷的优势。为了提高煤粉工业锅炉经济性,降低燃料成本,需要提高煤粉工业锅炉的燃料适应性。高速煤粉燃烧器作为煤粉工业锅炉的核心设备,目前其稳燃性能的研究主要围绕工业试验开展。以29 MW高速煤粉燃烧器为研究对象,研究其稳燃机理,首先对电站锅炉燃烧器着火热公式进行修正,获得适合于煤粉工业的着火热计算公式,计算7种负荷下的一次风煤粉气流着火热;其次采用数值模拟的方法分析6种工况下回流区变化情况并使用掺混系数分析高速煤粉燃烧器额定负荷燃烧混煤(工况f)时回流区边界上一次风和二次风混合情况;最后分析配置高速煤粉燃烧器的40 t/h蒸汽锅炉使用混煤和神府烟煤燃烧效果。研究结果表明,高速煤粉燃烧器一次风煤粉气流着火热随着负荷的提高而提高,当负荷从35%提高到100%,使用神府烟煤和混煤的着火热分别为450~850 kW和650~1300 kW;高速煤粉燃烧器回流区大小与负荷变化关系不大,高负荷下燃烧器内的稳燃压力大于低负荷,55%和75%负荷时回流区靠近一次风管回流帽;随一次风逆喷距离与一次风管内径比(L/d)增加,工况f回流区边界掺混系数由负值逐渐增加到正值,说明高温烟气能够及时进入回流区,促进一次风气流加热升温,同时在回流区末端烟气流出边界,与二次风汇合,形成滞止区,生成值班火焰;工业试验表明锅炉中低负荷下燃用混煤能够稳定着火并燃烧,当二次风量超过20000 Nm/h时燃烧不稳定,因为值班火焰被冷风逐渐吹灭,燃烧器内稳燃循环被打破。

关键词：煤粉工业锅炉高速煤粉燃烧器着火热回流区掺混系数值班火焰