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外激励作用下分层旋流火焰流场结构与火焰响应特性
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作者 宋雷洋 姚倩 +4 位作者 黄晓锋 袁丽 李建中 邓远灏 田世泽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期36-49,共14页
为了探究贫油直喷(LDI)燃烧室中剪切旋流与火焰的正反馈作用及其诱导燃烧不稳定机理,通过大涡模拟(LES)结合相空间重构、模态分解分析方法研究了外激励作用下分层旋流火焰流场与火焰的动态响应。将流场的试验与LES时均结果进行对比,发... 为了探究贫油直喷(LDI)燃烧室中剪切旋流与火焰的正反馈作用及其诱导燃烧不稳定机理,通过大涡模拟(LES)结合相空间重构、模态分解分析方法研究了外激励作用下分层旋流火焰流场与火焰的动态响应。将流场的试验与LES时均结果进行对比,发现数值计算的速度分布与涡旋结构的大小、位置都和试验结果吻合较好。对LES采集信号与瞬时流场分析表明:燃烧室内压力与释热率脉动处于极限环振荡状态,速度脉动下回流区的收缩与扩张导致燃料和释热区发生周期性压缩与舒张,从而产生准周期释热率脉动。对LES提取的子午面数据进行模态分解,发现速度脉动和释热率脉动主要集中在射流区与剪切层处,均为进口速度激励导致的纵向脉动。 展开更多
关键词 外激励 分层旋流 贫油直喷 大涡模拟 相空间重构 模态分解
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Precessing motion in stratified radial swirl flow 被引量:4
2
作者 Qin Hao Lin Yuzhen Li Jibao 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期386-394,共9页
Vortex/flame interaction is an important mechanism for unsteady combustion in a swirl combustion system. Technology of low emission stirred swirl (TeLESS), which is characterized with stratified swirl flow, has been... Vortex/flame interaction is an important mechanism for unsteady combustion in a swirl combustion system. Technology of low emission stirred swirl (TeLESS), which is characterized with stratified swirl flow, has been developed in Beihang University to reduce NOx emission. However, large-scale flow structure would be induced in strong swirl flow. Experiments and computational fluid dynamics (CFD) simulation were carried out to investigate the unsteady flow feature and its mechanism in TeLESS combustor. Hotwire was firstly applied to testing the unsteady flow feature and a distinct mode with 2244 Hz oscillation frequency occurred at the pilot swirl outlet. The flow mode amplitude decayed convectively. Large eddy simulation (LES) was then applied to predicting this flow mode and know about its mechanism. The deviation of mode prediction compared with hotwire test was 0.8%. The spiral isobaric structure in pilot flow passage indicates that precessing vortex core (PVC) existed. The velocity spectrum and phase lag analysis suggest that the periodic movement at the pilot outlet was dominated by precessing movement. Negative tangen- tial momentum gradient reflects that the swirl flow was unstable. Another phenomenon was found out that the PVC movement was intermittently rotated alon~ the symmetric axis. 展开更多
关键词 Large eddy simulationPrecessing motion stratified flow swirl flow Unsteady flow
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天然气燃烧器的低氮优化及数值模拟 被引量:1
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作者 褚恒 王登辉 +1 位作者 吴锋 黄钰坪 《能源环境保护》 2023年第5期209-220,共12页
近年来,天然气低氮燃烧技术层出不穷,然而单一低氮技术的控制效果始终有限。为实现天然气清洁燃烧和低氮排放,设计了一种集分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环等低氮技术于一体的新型低氮燃烧器,以降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放。建... 近年来,天然气低氮燃烧技术层出不穷,然而单一低氮技术的控制效果始终有限。为实现天然气清洁燃烧和低氮排放,设计了一种集分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环等低氮技术于一体的新型低氮燃烧器,以降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放。建立了功率14 MW的燃烧器模型并对其进行数值模拟计算,分析了不同燃烧器结构和运行参数下燃烧器出口附近温度场、速度场以及氮氧化物(NO)浓度场,探究了混合气体旋流强度和二次风出口速度等因素对低氮燃烧性能的影响,优化该燃烧器的结构和运行参数使其达到最佳低氮性能。结果表明:优化前的燃烧器可使燃气在出口截面分布均匀并与空气充分混合,出口截面NO质量浓度已经低于30 mg·m^(-3)的低氮排放标准;燃气支管数量优化为8根时,高温区的集中度和氮氧化物的排放量最低,出口截面NO质量浓度低至7.61 mg·m^(-3);一次风和燃气混合气体旋流强度S 0优化为0.6时,出口截面NO质量浓度低至5.04 mg·m^(-3),S 0越大,产生的旋流效果越好,炉膛内的烟气内循环效应越明显;二次风出口速度优化到15~30 m·s^(-1)范围内时,能形成“山”字型的氮氧化物分布特征,有效降低氮氧化物的排放,炉膛出口截面NO的平均质量浓度能够降至4.91 mg·m^(-3)。优化后的新型低氮燃烧可使NO接近零排放,为后续的实验和工程实践提供重要参考。 展开更多
关键词 低氮燃烧 天然气燃烧器 分级燃烧 旋流燃烧 数值模拟
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分级旋流火焰贫熄火特性试验与数值研究 被引量:3
4
作者 张志浩 巩耀禛 +4 位作者 刘潇 刘刚 唐自佳 杨家龙 郑洪涛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期2771-2781,共11页
依托分级旋流燃烧器,对3种旋流强度、3种空气分级比及4个预燃级当量比的熄火特性进行实验研究和数值研究。固定预燃级当量比,逐渐降低主燃级燃料流量直至熄火获得熄火边界。研究结果表明:预燃级当量比较高的分级旋流火焰,由于其火焰根... 依托分级旋流燃烧器,对3种旋流强度、3种空气分级比及4个预燃级当量比的熄火特性进行实验研究和数值研究。固定预燃级当量比,逐渐降低主燃级燃料流量直至熄火获得熄火边界。研究结果表明:预燃级当量比较高的分级旋流火焰,由于其火焰根部能够在很宽的范围内保持较为稳定的状态,因此该情况下的分级火焰熄火边界较宽。熄火主要经历火焰拉长、角涡回火、火焰沿轴向窜动等几个主要过程。采用数值方法能够捕捉到熄火过程的主要特征现象。对3种熄火极限预测方法进行讨论,选取特征温度法,制定新的熄火极限判定标准。得到适用于本研究分级旋流火焰的熄火极限预测方法。 展开更多
关键词 分级火焰 旋流火焰 实验 数值模拟 熄火
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Dynamics of stratified swirl flame near lean blow out 被引量:1
5
作者 Meng Han Quanhong Xu +1 位作者 Xiao Han Yuzhen Lin 《Propulsion and Power Research》 SCIE 2021年第3期235-246,共12页
This paper studies the flame dynamics near lean blowout(LBO)conditions in a stratified swirl burner.The novel BASIS burner is used and fueled with premixed methane/air mixture at atmospheric conditions.In the experime... This paper studies the flame dynamics near lean blowout(LBO)conditions in a stratified swirl burner.The novel BASIS burner is used and fueled with premixed methane/air mixture at atmospheric conditions.In the experiments,only the pilot flame works with four different equivalent ratios.It is found that as the flame changes from stable combustion to near LBO,the flame macrostructure changes from V-shape to M-shape.Meanwhile,a characteristic frequency of 405 Hz is found in the spectrum of heat release signal.The closer to LBO,the higher amplitude is found at the frequency peak.Post-processing of flame images illustrates that the 405 Hz comes from the circumferential movement of the flame.Large-eddy simulations(LESs)via OpenFOAM reproduce the flame dynamics near LBO,which agrees with the experimental results.LESs provide more insights into the flow fields,showing that the characteristic frequency of 405 Hz comes from the flame-vortex interaction.This study reveals the mechanism of flame and vortex interactions in a stratified swirl burner near LBO.The heat release signal is also found can be used as a candidate precursor for LBO. 展开更多
关键词 stratified swirl flame Pilot flame Lean blowout Large-eddy simulation Vortex-flame interaction
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大涡模拟研究钝体有旋流流场的拟序结构 被引量:17
6
作者 张宏达 张济民 +1 位作者 韩超 叶桃红 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1854-1864,共11页
对带有中心钝体的分层旋流燃烧器的冷态流场进行了大涡模拟(LES),选取动态Smagorinsky涡黏模型作为亚格子模型,研究旋流数为0.45时旋流场的大尺度拟序结构。模拟结果表明:瞬时压强等值面显示的内外螺旋涡及进动涡核(PVC)均与平均速度场... 对带有中心钝体的分层旋流燃烧器的冷态流场进行了大涡模拟(LES),选取动态Smagorinsky涡黏模型作为亚格子模型,研究旋流数为0.45时旋流场的大尺度拟序结构。模拟结果表明:瞬时压强等值面显示的内外螺旋涡及进动涡核(PVC)均与平均速度场流线在空间上呈正交关系,表明两种涡结构均由剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定性产生。Q准则等值面显示内外螺旋涡在下游20mm左右开始发生破碎。PVC发源于环形旋流与环形射流剪切层附近的下游区域。瞬时周向速度的功率谱密度(PSD)出现明显的特征峰,表明PVC影响附近的流体,使之出现进动特征。采用本征正交分解(POD)重构湍流脉动速度场,不同模态下功率谱密度结果表明前两个模态的大尺度结构具有进动特征,使用前两个模态的周向脉动速度等值面显示了PVC周围流体的大尺度涡旋结构。 展开更多
关键词 分层旋流燃烧器 大涡模拟 本征正交分解 螺旋涡 进动涡核
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掺氢功率比对富氢甲烷燃烧振荡特性的影响 被引量:4
7
作者 昌运鑫 宋恒 +3 位作者 韩猛 刘玉治 韩啸 林宇震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期182-195,共14页
为探究工程应用中富氢甲烷对燃烧振荡的影响,在北航BASIS燃烧器上针对富氢甲烷的中心分层火焰展开实验研究。分析主燃级当量比、预燃级当量比、主燃级掺氢功率比(氢气功率与主燃级燃料功率的比值)对燃烧振荡的影响。保持预燃级空气流量... 为探究工程应用中富氢甲烷对燃烧振荡的影响,在北航BASIS燃烧器上针对富氢甲烷的中心分层火焰展开实验研究。分析主燃级当量比、预燃级当量比、主燃级掺氢功率比(氢气功率与主燃级燃料功率的比值)对燃烧振荡的影响。保持预燃级空气流量为2g/s,主燃级空气流量为10g/s,围绕主燃级当量比、预燃级当量比、主燃级掺氢功率比进行24个工况下的128组试验。试验对火焰压力脉动的振幅与频率进行测量,并结合火焰宏观形状进行分析研究,发现对于大多数当量比的工况,富氢甲烷火焰都处于同一模态,出现火焰分层现象但不产生燃烧振荡。主燃级当量比ϕ_(main)=0.6与0.55时,富氢甲烷火焰脉动振幅随掺氢比加大,先增后减,分别有42%和32%的工况发生燃烧振荡。ϕ_(main)=0.5时,燃烧振荡只在高预燃级当量比(ϕ_(pilot))、高掺氢比时发生,仅有7%的工况出现燃烧振荡。因此,为实现更大的减碳比例,在不改变燃烧器构型的情况下,大掺氢功率比燃烧需要工作在主燃级和预燃级非常贫油的条件下。在部分工况中,掺加氢气可以在一定程度上减弱热声振荡的强度。 展开更多
关键词 富氢甲烷 燃烧振荡 分层旋流火焰 贫油燃烧 掺氢功率比
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电控汽油喷射4气门发动机稀燃的试验研究 被引量:5
8
作者 刘书亮 宫卫东 +2 位作者 许振忠 范永健 李玉峰 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期156-160,共5页
介绍了利用电控燃油喷射技术、多气门技术和涡流控制阀技术在汽油机上组织稀薄燃烧的方法,对两种稀燃方案——涡流轴向分层稀燃和滚流分区分层稀燃进行了试验研究,结果表明:两种方案分别能在空燃比大于23、27时稳定工作,并且能... 介绍了利用电控燃油喷射技术、多气门技术和涡流控制阀技术在汽油机上组织稀薄燃烧的方法,对两种稀燃方案——涡流轴向分层稀燃和滚流分区分层稀燃进行了试验研究,结果表明:两种方案分别能在空燃比大于23、27时稳定工作,并且能显著提高燃料经济性。在高负荷时采用均质混合气滚流快速燃烧方案。 展开更多
关键词 汽油机 稀燃 电控汽油喷射 滚流 涡流 试验
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分层旋流燃烧器冷态流场的大涡模拟 被引量:6
9
作者 张济民 张宏达 +1 位作者 韩超 叶桃红 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2369-2376,共8页
针对旋流数为0.25,0.45和0.79三种工况下带有中心钝体的分层旋流燃烧器的冷态流场进行了大涡模拟(LES),选取动态Smagorinsky涡黏模型作为亚格子尺度的湍流模型,研究旋流强度对钝体回流区、涡旋破碎和进动特征的影响.模拟结果与实验结果... 针对旋流数为0.25,0.45和0.79三种工况下带有中心钝体的分层旋流燃烧器的冷态流场进行了大涡模拟(LES),选取动态Smagorinsky涡黏模型作为亚格子尺度的湍流模型,研究旋流强度对钝体回流区、涡旋破碎和进动特征的影响.模拟结果与实验结果符合得较好.模拟结果表明:3个旋流数下钝体回流区的大小没有明显改变,轴向长度都约为20mm.Q准则用来显示涡旋结构,结果表明螺旋涡产生于旋流剪切层的Kelvin-Helmholtz不稳定性;增大旋流强度,涡旋破碎发生的位置向上游移动.功率谱密度(PSD)表明流场出现进动特征,进动运动沿流向逐渐衰减;旋流数为0.45和0.79时,钝体回流区末端出现进动特征;3个旋流数下,进动频率都约为78Hz. 展开更多
关键词 分层旋流燃烧器 钝体 大涡模拟 Q准则 涡旋破碎 进动频率
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面向双级旋流燃烧器的10kHz滤波瑞利散射测温和CH_(2)OPLIF测量研究
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作者 殷盛铭 费智勇 +8 位作者 李林烨 王绍杰 徐亮亮 林阳 王晟 叶景峰 夏溪 顾明明 齐飞 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期162-170,I0101,共10页
本文开展了常压下双级径向分层旋流燃烧器内旋流火焰的二维温度场及甲醛浓度场测量研究,发展了10kHz测量频率的滤波瑞利散射测温技术.首先,借助Hencken平面火焰炉构建了滤波瑞利散射信号与温度的校准关系.基于校准后的滤波瑞利散射系统... 本文开展了常压下双级径向分层旋流燃烧器内旋流火焰的二维温度场及甲醛浓度场测量研究,发展了10kHz测量频率的滤波瑞利散射测温技术.首先,借助Hencken平面火焰炉构建了滤波瑞利散射信号与温度的校准关系.基于校准后的滤波瑞利散射系统,获得了旋流火焰的二维温度场数据:实验分析主要聚焦于甲烷-空气混合物在不同当量比(0.65至1.05)下的温度场变化.在当量比为0.85的单旋流火焰中,观察到火焰形状由V形向M形的转变,这归因于热扩散效应与空气热传导效应的相互作用.此外,在双旋流火焰中,研究发现相同运行条件下,值班火焰与主火焰在燃烧过程中发生从融合到分层的变化.本文详细描述了双旋流火焰分层现象期间的相平均温度场分布,并与瞬时CH_(2)O分布进行了对比. 展开更多
关键词 滤波瑞利散射 平面激光诱导荧光 双级径向分层旋流燃烧 旋流火焰 温度场
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双火花塞点火汽油机轻度分层混合气生成过程的数值模拟 被引量:4
11
作者 李林 张力 +1 位作者 张瑜 徐凤雏 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期673-677,共5页
在JS183FMQ大排量全地形摩托车用汽油机结构的基础上,进行双火花塞点火(DSI)燃烧系统的改造,对该DSI汽油机闭阀喷射模式和开阀喷射模式下燃油喷射及混合气形成过程进行了数值模拟。结果表明,闭阀喷射模式可以确保缸内均质混合气的... 在JS183FMQ大排量全地形摩托车用汽油机结构的基础上,进行双火花塞点火(DSI)燃烧系统的改造,对该DSI汽油机闭阀喷射模式和开阀喷射模式下燃油喷射及混合气形成过程进行了数值模拟。结果表明,闭阀喷射模式可以确保缸内均质混合气的充分生成;而开阀喷射模式能形成不同程度的混合气分层状态。对开阀喷射模式的进一步研究表明,调整喷油正时使先期燃油组分于气阀开启阶段直接喷入缸内,而部分后期喷射燃油组分存留于气道与空气充分混合生成均质混合气,可形成较为理想的缸内混合气轻度分层状态;结合涡流运动的强化和DSI的采用,这种组合喷射模式具有实现缸内轻度分层稀薄燃烧的可行性。 展开更多
关键词 双火花塞点火 气道燃油喷射 分层稀薄燃烧 涡流 数值模拟
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甲醇缸内直喷分层充量燃烧系统的匹配与性能研究 被引量:3
12
作者 李本正 刘圣华 +1 位作者 朱威 宫艳峰 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1-5,共5页
综合缸内直喷发动机壁面引导、喷雾引导和气流引导分层燃烧系统的特点,在1台4缸柴油机改造的火花点火缸内直喷式甲醇发动机上,开发了1种复合导流分层充量燃烧系统。对影响燃烧系统性能的导流面位置、油束的空间分布、涡流比(Ω)、喷油定... 综合缸内直喷发动机壁面引导、喷雾引导和气流引导分层燃烧系统的特点,在1台4缸柴油机改造的火花点火缸内直喷式甲醇发动机上,开发了1种复合导流分层充量燃烧系统。对影响燃烧系统性能的导流面位置、油束的空间分布、涡流比(Ω)、喷油定时(fjθ)、点火定时(iθg)、喷油器启喷压力(VOP)等主要参数进行了数值模拟和试验优化研究。结果表明:甲醇缸内直喷分层燃烧发动机可以实现过量空气系数(a)为2.23的分层燃烧,在转速为1 500r/min、平均有效压力为(pme)0.45 MPa时,有效热效率(eηt)达29.7%。该甲醇发动机虽然对进气涡流比非常敏感,但循环变动小,在宽广的工况范围内能稳定燃烧,较好地实现了分层燃烧系统的优化匹配。 展开更多
关键词 内燃机 分层充量燃烧 缸内直喷 甲醇发动机 进气涡流比
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燃料分级对旋流火焰的动态特性影响研究 被引量:3
13
作者 张志浩 巩耀禛 +2 位作者 刘潇 杨家龙 郑洪涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2088-2098,共11页
为深入研究分级旋流火焰特性,以分级旋流模型燃烧室为研究对象,对四个不同燃料分级比(Rf)条件下的分级旋流火焰进行了数值研究,在时均燃烧场特性分析的基础上进一步对燃料分级比为1和3两个工况进行了基于壁面建模的大涡模拟(WMLES)研究... 为深入研究分级旋流火焰特性,以分级旋流模型燃烧室为研究对象,对四个不同燃料分级比(Rf)条件下的分级旋流火焰进行了数值研究,在时均燃烧场特性分析的基础上进一步对燃料分级比为1和3两个工况进行了基于壁面建模的大涡模拟(WMLES)研究。结果表明:燃料分级比的改变会影响中心回流区(CRZ)的长度和宽度。燃烧室中截面的散点分布图能够显示出不同燃料分级比条件下的燃烧特征。燃料分级比为1时,燃烧室剪切层仅存在零散的涡破碎区;而燃料分级比为3时,伴随涡破碎区还出现了单螺旋分支进动涡核(PVC)。通过FFT变换获得的燃烧室内剪切层速度能谱主频与进动涡核的旋转频率相同,表明内剪切层速度脉动的产生与进动涡核有关。另外进动涡核会使流场内的燃料分布和燃烧模式发生周期性的变化,进而影响燃烧过程。调整燃料分级比在1附近,能够使分级火焰达到稳定燃烧降低排放的目标。 展开更多
关键词 分级旋流火焰 剪切层 回火 大涡模拟 进动涡核
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限制域对中心分级燃烧室出口温度分布的影响 被引量:2
14
作者 王志超 韩猛 +4 位作者 王建臣 张弛 杨思恒 林宇震 惠鑫 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期240-250,共11页
为了研究中心分级燃烧室的气动热力特性以及火焰筒限制域对出口温度分布的影响,在三头部燃烧室中进行了流场、油雾场、组分场测试,并在高温高压下测量了不同火焰筒限制域的出口温度。实验结果显示,限制域的缩短会增加出口热斑面积和OTD... 为了研究中心分级燃烧室的气动热力特性以及火焰筒限制域对出口温度分布的影响,在三头部燃烧室中进行了流场、油雾场、组分场测试,并在高温高压下测量了不同火焰筒限制域的出口温度。实验结果显示,限制域的缩短会增加出口热斑面积和OTDF。借助数值模拟得出限制域减小使已燃回流产物的稀释作用减弱,预燃级附近产生更高的局部高温。同时其更短的停留时间和较弱的掺混,综合导致了该方案出口温度分布不均匀,使HAR以及OTDF增加。 展开更多
关键词 出口温度分布 中心分级 LPP燃烧室 限制域 分层旋流火焰
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速度脉动下分层旋流火焰动态传播结构提取 被引量:2
15
作者 张弛 陶超 +2 位作者 韩啸 周宇晨 林宇震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期173-184,共12页
为了深刻理解分层旋流火焰的动态结构,开展了分层旋流火焰动态的模态分析和参数化研究。实验在BASIS (北京航空航天大学发展的具有台阶隔离段的独立分层旋流燃烧器)上开展,以甲烷为燃料预混燃烧,使用高速摄像捕捉了速度脉动下的CH^(*)... 为了深刻理解分层旋流火焰的动态结构,开展了分层旋流火焰动态的模态分析和参数化研究。实验在BASIS (北京航空航天大学发展的具有台阶隔离段的独立分层旋流燃烧器)上开展,以甲烷为燃料预混燃烧,使用高速摄像捕捉了速度脉动下的CH^(*)化学发光信号动态图像。利用传统的本征正交分解(POD)和重定向POD分析了火焰动态特性,并利用重定向POD提取了火焰动态中沿着轴向和径向的周期性传播结构,传播结构的频率与速度脉动频率保持一致,且轴向模态的传播结构最为明显。同时,研究了总当量比对重定向POD模态的影响,分析表明:总当量比增大时,重定向POD模态的拓扑结构会发生变化;重定向POD模态中出现了错位现象,这种现象与相平均图像中的火焰传播行为保持一致。重定向POD方法能够有效提取旋流火焰动态中的传播结构,为旋流火焰燃烧不稳定性的机理研究提供了一种分析工具。 展开更多
关键词 航空发动机燃烧室 分层旋流火焰 重定向POD 传播结构 燃烧不稳定性
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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
16
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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进口温度对分层旋流火焰燃烧不稳定性的影响 被引量:2
17
作者 王志超 林宇震 +1 位作者 韩啸 吕丽君 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2434-2441,共8页
为了研究进口温度对分层旋流火焰燃烧不稳定性的影响,实验在单头部燃烧室上测量了不同进口温度下的动态压力,并采用理论分析了进口温度对压力振荡的影响。实验结果显示:该燃烧室出现的燃烧不稳定性呈现的是Helmholtz模态,并且随着进口... 为了研究进口温度对分层旋流火焰燃烧不稳定性的影响,实验在单头部燃烧室上测量了不同进口温度下的动态压力,并采用理论分析了进口温度对压力振荡的影响。实验结果显示:该燃烧室出现的燃烧不稳定性呈现的是Helmholtz模态,并且随着进口温度从530K增加至650K时,压力脉动主频增加,幅值减小。分析表明:进口温度的增加会增强燃油的雾化和蒸发,进而加强其与空气的掺混均匀性,减小了当量比脉动,从而抑制了燃烧不稳定性,压力振荡幅值减小。 展开更多
关键词 进口温度 分层旋流火焰 燃烧不稳定性 雾化和蒸发 当量比脉动
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基于LES的分层旋流火焰流场结构与火焰响应研究 被引量:1
18
作者 韩啸 张弛 +1 位作者 韩猛 林宇震 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1535-1543,共9页
本文基于OpenFOAM开展了分层旋流预混火焰的大涡模拟研究。针对独立分层旋流燃烧器(BASIS),采用了不可压缩求解器ReactingFoam,部分搅拌反应器(PaSR)燃烧模型和线性分布的温度边界条件,分别开展了非外激和外激下的大涡模拟。结果表明,... 本文基于OpenFOAM开展了分层旋流预混火焰的大涡模拟研究。针对独立分层旋流燃烧器(BASIS),采用了不可压缩求解器ReactingFoam,部分搅拌反应器(PaSR)燃烧模型和线性分布的温度边界条件,分别开展了非外激和外激下的大涡模拟。结果表明,非外激下得到的火焰平均结构与实验吻合较好,通过三维流线展示了清晰的旋涡结构;外激条件下,首次获得了该类火焰的火焰传递函数,发现其相位呈线性分布;增益在150 Hz达到极小值,在250 Hz达到极大值,随后在400 Hz后迅速降低,呈现低通滤波器的特征。 展开更多
关键词 分层旋流火焰 预混火焰 大涡模拟 火焰传递函数
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旋流数对分层旋流流场影响的大涡模拟研究
19
作者 路易聘 肖隐利 李文刚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2082-2093,共12页
为了深入理解分层旋流流场特征和燃烧稳定性,采用OpenFOAM对分层旋流燃烧器的冷态和燃烧流场进行了大涡模拟。研究了旋流数对分层旋流流场结构和非稳态特性的影响。采用Q准则显示了流场中的瞬时涡结构;利用功率谱分析了流场中的进动特... 为了深入理解分层旋流流场特征和燃烧稳定性,采用OpenFOAM对分层旋流燃烧器的冷态和燃烧流场进行了大涡模拟。研究了旋流数对分层旋流流场结构和非稳态特性的影响。采用Q准则显示了流场中的瞬时涡结构;利用功率谱分析了流场中的进动特征。结果表明:在冷态工况下,旋流对回流区的位置和大小影响较小。随着旋流数增大,出口气流受到旋流诱导的离心作用,流动发散,流场扩张角变大,流场下游出现二次回流区。平均流场的三维流线与螺旋涡在空间中均表现为正交关系,表明螺旋涡是由剪切层Kelvin-Helmholtz不稳定性产生。在燃烧工况下,随着旋流数增大,回流区的面积增大,平均温度分布不断沿径向扩张,火焰锋面脉动增强,涡旋发生破碎的位置明显向上游移动。 展开更多
关键词 分层旋流燃烧器 大涡模拟 回流区 Q准则 进动涡核
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