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贫氧、预混火焰热声耦合振荡的声场分析 被引量:13
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作者 刘联胜 李志勇 +4 位作者 佘凯 郭平平 谷岩 刘晶 李宁 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期175-180,共6页
利用SQLABⅡ振动噪声分析仪对贫氧、预混层流火焰和湍流火焰的热声耦合振荡过程进行声场分析.随着化学当量比φ的增大,燃烧室和预混室内声压振动的特征频率逐渐降低,而对应的声功率峰值逐渐提高.在特征频率附近,燃烧室与预混室内的声压... 利用SQLABⅡ振动噪声分析仪对贫氧、预混层流火焰和湍流火焰的热声耦合振荡过程进行声场分析.随着化学当量比φ的增大,燃烧室和预混室内声压振动的特征频率逐渐降低,而对应的声功率峰值逐渐提高.在特征频率附近,燃烧室与预混室内的声压振动趋于同频、同相,两者具有明显的耦合关系;在高频情况下,两者不会发生耦合.在化学当量比φ相同而燃烧室入口雷诺数不同的工况下,燃烧室内的声压振动频谱基本相似,说明可燃预混气的组分浓度变化是火焰发生低频振荡的主要原因,当燃烧在偏离化学恰当比情况下进行时,局部空气系数波动所导致的火焰表面大尺度涡团交替脱落是诱发火焰热声耦合振荡的主要原因. 展开更多
关键词 热声耦合振荡 声场 层流火焰 湍流火焰
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热声波数值模拟的虚假振荡研究 被引量:12
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作者 刘继平 周志杰 +1 位作者 种道彤 严俊杰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期658-660,共3页
采用可压缩流动的SIMPLE算法对一维封闭空腔内由边界突然加热所引起的非稳态热声波进行了数值模拟,对流-扩散项采用了中心差分、一阶迎风差分、QUICK、及MIJSCL等不同格式。计算表明各种格式均存在不同程度的虚假振荡现象,其大小与热声... 采用可压缩流动的SIMPLE算法对一维封闭空腔内由边界突然加热所引起的非稳态热声波进行了数值模拟,对流-扩散项采用了中心差分、一阶迎风差分、QUICK、及MIJSCL等不同格式。计算表明各种格式均存在不同程度的虚假振荡现象,其大小与热声波的强度及离散格式的形式等多种因素有关。这些结果对热声波的进一步研究及高效可靠的对流差分格式的开发具有重要意义。 展开更多
关键词 热声对流 SIMPLE算法 数值振荡 可压缩流动
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Dynamic analysis of a flameless combustion model combustor 被引量:5
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作者 CUI YuFeng LüXuan +1 位作者 XU Gang NIE ChaoQun 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2010年第8期2291-2298,共8页
Flameless combustion is a new technology with the following advantages:1)Ultra-low emissions of both NOX and CO;2)fuel flexibility,from liquid fuels,natural gas to hydrogen-rich syngas;3)lower possibility of flashback... Flameless combustion is a new technology with the following advantages:1)Ultra-low emissions of both NOX and CO;2)fuel flexibility,from liquid fuels,natural gas to hydrogen-rich syngas;3)lower possibility of flashback and thermoacoustic oscillations.In this paper,we focus on the dynamic characteristics of a flameless model combustor.Experimental results show that flameless combustion can lower emissions while maintaining combustion stability.However,combining a pilot flame with flameless combustion may excite thermoacoustic instability. 展开更多
关键词 flameless combustion thermoacoustic oscillations dynamic pressure characteristics gas turbine
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预混火焰不稳定性的大涡模拟 被引量:7
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作者 刘联胜 刘晶 +3 位作者 郭平平 林博颖 谷岩 段润泽 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期396-403,共8页
在湍流燃烧大涡模拟的基础上,利用气动声学FW-H方程对甲烷/空气预混火焰的不稳定性进行了数值分析.局部化学当量比的周期性波动,造成燃烧室内出现周期性的压力振荡,随着化学当量比的增大或减小,压力振荡幅值均有所提高;贫氧工况下,压力... 在湍流燃烧大涡模拟的基础上,利用气动声学FW-H方程对甲烷/空气预混火焰的不稳定性进行了数值分析.局部化学当量比的周期性波动,造成燃烧室内出现周期性的压力振荡,随着化学当量比的增大或减小,压力振荡幅值均有所提高;贫氧工况下,压力振荡的频率较低,贫燃工况下,压力振荡频率较高.燃烧室内同时存在周期性的温度振荡和速度脉动;压力振荡与速度脉动趋于同频、同相,而温度振荡在相位上稍有提前.流向涡涡量分布呈现周期性变化趋势,相对而言,贫氧工况下,流向涡涡量较小、涡团尺度较大;贫燃工况下,流向涡涡量较大、涡团尺度较小. 展开更多
关键词 预混火焰 热声不稳定性 化学当量比 压力振荡 涡量
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火焰动力学及其对热声稳定性的影响 被引量:5
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作者 王译晨 朱民 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期785-793,共9页
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... 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。 展开更多
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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黎开管热声振荡的主动控制研究 被引量:4
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作者 魏伟 唐豪杰 +2 位作者 李东海 王京 朱民 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1777-1780,共4页
本文以黎开管内的热声耦合振荡为研究对象,设计基于主动补偿的适应性控制器抑制黎开管内的不稳定燃烧。试验以扬声器为执行机构来改变黎开管的边界条件,从而抑制黎开管内的热声耦合振荡。实时控制效果表明,本文所采用的适应性控制算法... 本文以黎开管内的热声耦合振荡为研究对象,设计基于主动补偿的适应性控制器抑制黎开管内的不稳定燃烧。试验以扬声器为执行机构来改变黎开管的边界条件,从而抑制黎开管内的热声耦合振荡。实时控制效果表明,本文所采用的适应性控制算法能够有效抑制因热声耦合产生的燃烧振荡,为实际动力系统燃烧振荡抑制提供了思路。 展开更多
关键词 黎开管 热声耦合振荡 主动控制 适应性控制
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Mg-O_2和Mg-CO_2预混气燃烧特性及热声振荡的数值模拟研究 被引量:3
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作者 杨亚晶 谢伟 魏衍举 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期363-375,共13页
基于金属镁在高超声速飞行器及火星探测器上的应用,为探讨金属燃料在不同氧化剂环境中的燃烧特性及热声不稳定性机理,开展了数值模拟研究。考虑镁蒸气与O_2和CO_2两种氧化剂的剧烈反应区,构建了预混燃烧的二维燃烧室模型,详细探讨了预... 基于金属镁在高超声速飞行器及火星探测器上的应用,为探讨金属燃料在不同氧化剂环境中的燃烧特性及热声不稳定性机理,开展了数值模拟研究。考虑镁蒸气与O_2和CO_2两种氧化剂的剧烈反应区,构建了预混燃烧的二维燃烧室模型,详细探讨了预混气当量比、预混气初温及入口速度等对燃烧特性及热声振荡特性的影响规律,并与CHEMKIN计算结果进行了比较分析。结果表明,较高的当量比下燃烧室的燃烧速率更快,燃烧平衡温度更高,此外增加预混气初温能加快燃烧室燃烧速率,而更高的入口速度会使燃烧室的压力振荡从低频高振幅振荡向高频低振幅振荡转化。燃烧室的压力振荡同时存在轴向振荡和径向振荡,振荡曲线为高频振荡和低频振荡的不同组合。入口速度对燃烧室压力振荡有较大影响,入口速度越快,振荡频率越高,而声压级越低。此外,预混气当量比和预混气初温对燃烧室的压力振荡也有一定影响。 展开更多
关键词 金属燃料 燃烧机理 热声振荡
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出口收缩对分层旋流火焰和热声振荡的影响 被引量:2
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作者 宋恒 林宇震 +3 位作者 韩啸 张弛 王欣尧 韩猛 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2279-2284,共6页
在中心分级燃烧器中实验研究了火焰筒出口收缩比对分层旋流预混火焰释热分布和热声振荡的影响。实验过程中保持总空气流量和总当量比不变,使用具有不同直径的出口结构实现收缩比(出口面积与火焰筒面积的比值)的变化。实验结果表明,随着... 在中心分级燃烧器中实验研究了火焰筒出口收缩比对分层旋流预混火焰释热分布和热声振荡的影响。实验过程中保持总空气流量和总当量比不变,使用具有不同直径的出口结构实现收缩比(出口面积与火焰筒面积的比值)的变化。实验结果表明,随着火焰筒出口收缩比的减小,分层旋流预混燃烧压力脉动振幅先下降后上升再减小,出口收缩比最小时可认为未发生热声振荡;而压力脉动频率随着出口收缩比的减小单调减小,但变化范围不超过19Hz,表明声模态并未发生变化。进一步研究发现,减小出口收缩比,有助于火焰在预燃级出口的稳定燃烧,同时使得释热区在轴向和径向上分布范围更加广泛,从而减小了火焰筒中的压力脉动。 展开更多
关键词 分层旋流火焰 预混火焰 出口收缩 热声振荡
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镁基燃料水冲压发动机的热声振荡特性研究 被引量:1
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作者 杨亚晶 李晓亚 荆宏达 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期669-674,共6页
为了探究金属基燃料发动机内的燃烧不稳定性问题,以镁基燃料水冲压发动机为背景,从理论上开展了热声振荡机理及特征频率特性的研究。通过Mg/H2O燃烧化学反应动力学分析,证实了高温环境中水的热分解特性是引起燃烧反应热释放波动的原因,... 为了探究金属基燃料发动机内的燃烧不稳定性问题,以镁基燃料水冲压发动机为背景,从理论上开展了热声振荡机理及特征频率特性的研究。通过Mg/H2O燃烧化学反应动力学分析,证实了高温环境中水的热分解特性是引起燃烧反应热释放波动的原因,结合不稳定燃烧中的声压振荡,合理解释了热声振荡的发生机理。进一步考虑平均流作用,建立了一维热声振荡计算模型,基于自行开发的热力计算程序,获得了三种选定镁基燃料一次燃烧产物的热力学性质及燃烧水燃比的上限2.0,2.4,2.6,同时结合边界条件、守恒条件求解了声压传播方程,获得了不同工况下的复频特性,实部均在700Hz以内属低频振荡,镁基燃料质量组分配比、进水口位置及水燃比均对特征频率虚部有较大影响,对于既定的燃烧室结构构型及镁基燃料,可通过调节进水量来主动干预热声振荡的发展趋势。 展开更多
关键词 金属基燃料 热声振荡 特征频率 水燃比
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多孔径穿孔板控制液雾燃烧不稳定的研究
10
作者 刘子华 周昊 方浩 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1646-1656,共11页
研究了一种带可调背腔的多孔径穿孔板声阻尼器的吸声特性,并通过声学模型预测了穿孔板的吸声特性。实验研究了偏流穿孔板对液雾燃烧器的燃烧室、气室内波动的动态压力及热释放率的控制效果。多孔径穿孔板存在两种孔径:小孔半径均为1.0 ... 研究了一种带可调背腔的多孔径穿孔板声阻尼器的吸声特性,并通过声学模型预测了穿孔板的吸声特性。实验研究了偏流穿孔板对液雾燃烧器的燃烧室、气室内波动的动态压力及热释放率的控制效果。多孔径穿孔板存在两种孔径:小孔半径均为1.0 mm,大孔半径分别为1.5、2.0、2.5、3.0 mm。发现孔径差异过大的穿孔板消声性能不佳。但是大小孔径相近的穿孔板对腔室内的热声振荡有明显衰减效果。安装穿孔板后,燃烧室脉动压力下降59%~84%,放热波动下降47%~87%,同时火焰形态变得稳定。 展开更多
关键词 液雾燃烧 可调背腔 穿孔板 衰减效果 热声振荡
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超临界正癸烷同轴剪切喷注热声振荡数值模拟
11
作者 李家齐 阮波 高效伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期181-188,共8页
以液体火箭发动机同轴剪切喷嘴燃烧室作为研究对象,对超临界压力下低温正癸烷向高温正癸烷喷注过程中,由于高温正癸烷被快速冷却导致密度剧烈变化进而引发的热声振荡现象进行数值模拟。研究了出口压力、高温正癸烷流动速度与温度、低温... 以液体火箭发动机同轴剪切喷嘴燃烧室作为研究对象,对超临界压力下低温正癸烷向高温正癸烷喷注过程中,由于高温正癸烷被快速冷却导致密度剧烈变化进而引发的热声振荡现象进行数值模拟。研究了出口压力、高温正癸烷流动速度与温度、低温正癸烷喷注速度与温度对热声波振幅与频率的影响。结果表明:当高温正癸烷被快速冷却时,其自身体积快速收缩,同时由于附近高温正癸烷的惯性导致压力先增大后减小,快速交替变化,从而产生热声波在高温正癸烷中传播。热声波振幅与频率的大小主要由高温正癸烷在不同压力与温度下的热物性决定。热声波的频率随着高温正癸烷声速增大而增大;热声波的振幅由高温正癸烷的相对压力系数与温度变化率共同决定。 展开更多
关键词 超临界流体 碳氢燃料 热声波 振荡分析 相对压力系数
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热声振荡的格子气模拟 被引量:3
12
作者 张晓青 蒋华 +1 位作者 胡兴华 柳玉林 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期85-88,共4页
采用二维九速的格子气模型模拟热声振荡,建立了完备的多体碰撞规则,提供了粘性和热边界的处理方法.对不同热源温度的热声振荡起振特性进行了模拟,同时也数值模拟研究了板叠两端温度随时间的响应过程.研究结果显示,碰撞规则完善与否会影... 采用二维九速的格子气模型模拟热声振荡,建立了完备的多体碰撞规则,提供了粘性和热边界的处理方法.对不同热源温度的热声振荡起振特性进行了模拟,同时也数值模拟研究了板叠两端温度随时间的响应过程.研究结果显示,碰撞规则完善与否会影响格子气的模拟结果,系统中的温度场对板叠温差的扰动存在响应滞后,温差直接影响热声振荡的起振特性.此外,低温热源对格子气模型噪声的影响更为敏感. 展开更多
关键词 热声振荡 格子气 二维九速模型 碰撞规则 板叠
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Rijke型热声自激振荡机理研究进展 被引量:1
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作者 黄鑫 胡忠军 +1 位作者 李青 李正宇 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期5-10,共6页
Rijke管热致声现象自发现以来得到了广泛的研究和应用,并发展成为高效率的行波型热声热机,但其热声自激振荡机理一直没有被完全揭示清楚。热声激振条件关系到对低品位能源的利用和热声转换效率的提高,因此对自激振荡机理的研究成为热声... Rijke管热致声现象自发现以来得到了广泛的研究和应用,并发展成为高效率的行波型热声热机,但其热声自激振荡机理一直没有被完全揭示清楚。热声激振条件关系到对低品位能源的利用和热声转换效率的提高,因此对自激振荡机理的研究成为热声技术的首要课题。经典线性热声理论作为对小振幅弱非线性现象的一种近似,可以粗略指导热声热机的设计,但不能解决诸如起振、声流和声压饱和等非线性问题。通过对近几十年来Rijke型热声自激振荡机理研究进展的总结,指出最近发展的几种非线性热声理论存在的局限性,并提出了未来在自激振荡机理研究方面的研究方法和研究方向。 展开更多
关键词 RIJKE管 热声效应 自激振荡
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