次级燃烧对轴向分级燃烧室燃烧特性影响的试验研究

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作者 隋永枫 张宇明 +4 位作者 臧鹏 贾玉良 衡思江 傅燕妮 葛冰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1139-1147,共9页

为了获得燃气轮机轴向分级燃烧室非预混燃烧模式下次级燃烧对排放和燃烧振荡特性的影响规律,探索燃料轴向分级条件下稳定低排放的升负荷方式,选用某型F级燃气轮机轴向分级燃烧室开展试验研究.试验结果表明:较低燃烧室出口温度下加入次... 为了获得燃气轮机轴向分级燃烧室非预混燃烧模式下次级燃烧对排放和燃烧振荡特性的影响规律,探索燃料轴向分级条件下稳定低排放的升负荷方式,选用某型F级燃气轮机轴向分级燃烧室开展试验研究.试验结果表明:较低燃烧室出口温度下加入次级燃料会抑制CO的消耗,导致CO排放急剧增加;次级燃料的加入以及次级当量比的增高会导致NO_(x)排放降低,但负荷增加会削弱次级燃烧降低NO_(x)排放的能力.次级燃料的加入以及次级当量比的增高会抑制较低频带(75~90 Hz)内的燃烧振荡;当次级当量比高于阈值(0.19)时,次级燃料的加入才会对较高频带(175~210 Hz)内的燃烧振荡起到抑制效果.此外,综合考虑次级燃烧对排放和燃烧振荡影响规律,获得了轴向分级燃烧室在较高负荷区间(20%~50%负荷)内的低排放、稳定燃烧的运行范围和升负荷方式,为机组升负荷过程中的稳定低排放运行提供参考. 展开更多

关键词 轴向分级燃烧室 非预混燃烧模式 次级燃烧 排放 燃烧振荡

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9E燃气轮机LEC-Ⅲ燃烧室预混模式的数值计算 被引量：5

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作者 叶文 刘传亮 +3 位作者 范雪飞 黄行良 吴革新 杨道刚 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期608-614,628,共8页

采用数值模拟方法对LEC-III燃烧室的燃烧流场进行数值模拟,分析了预混模式下火焰筒内速度分布、温度分布和组分分布.结果表明:在预混模式下,火焰筒通过二级燃料喷嘴旋流器和中心体旋流器形成回流来稳定火焰;中心体旋流器控制了火焰范围... 采用数值模拟方法对LEC-III燃烧室的燃烧流场进行数值模拟,分析了预混模式下火焰筒内速度分布、温度分布和组分分布.结果表明:在预混模式下,火焰筒通过二级燃料喷嘴旋流器和中心体旋流器形成回流来稳定火焰;中心体旋流器控制了火焰范围,这对组织二级燃烧区的火焰燃烧非常重要;随着吹扫空气质量流量的增加,NO体积分数逐渐减小;模拟计算得出的NO体积分数与试验值接近,且两者的变化趋势一致. 展开更多

关键词 燃气轮机 预混模式 中心体 旋流器 吹扫空气 NOX排放

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正庚烷预混火焰中PAHs的生成机理 被引量：9

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作者 赵昌普 陈生齐 +2 位作者 宋崇林 李艳丽 孙强 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期400-405,共6页

应用CHEMKIN软件对正庚烷预混火焰中碳黑的先驱物PAHs的生成机理进行研究,得到了包含49种组分、94个基元反应的简化模型.该机理包含正庚烷的燃烧和PAHs的生成两部分,正庚烷的燃烧模型构建在Patel等人模型的基础上,增加了3个低温区关键反... 应用CHEMKIN软件对正庚烷预混火焰中碳黑的先驱物PAHs的生成机理进行研究,得到了包含49种组分、94个基元反应的简化模型.该机理包含正庚烷的燃烧和PAHs的生成两部分,正庚烷的燃烧模型构建在Patel等人模型的基础上,增加了3个低温区关键反应;PAHs生成机理主要根据脱氢加乙炔(HACA)反应机理添加.新模型能够模拟正庚烷预混燃烧的冷焰和热焰反应以及预测PAHs的生成过程,与详细模型计算结果吻合较好.为CFD多维模型与化学反应动力学模型相耦合的燃烧计算提供了可行的途径. 展开更多

关键词 PAHS 正庚烷 简化模型 预混火焰

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同心旋流分层预混火焰的动力学模态分析 被引量：13

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作者 张弛 周宇晨 +1 位作者 韩啸 林宇震 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期595-604,共10页

为了探究同心旋流分层火焰的不稳定燃烧问题,需要对火焰的动态脉动特性进行分析。采用高速摄像捕捉了自激和外激条件下同心旋流分层预混火焰的CH*化学发光动态图像,利用动力学模态分解(DMD)方法研究其主导脉动模态,提取出了相关模态的... 为了探究同心旋流分层火焰的不稳定燃烧问题,需要对火焰的动态脉动特性进行分析。采用高速摄像捕捉了自激和外激条件下同心旋流分层预混火焰的CH*化学发光动态图像,利用动力学模态分解(DMD)方法研究其主导脉动模态,提取出了相关模态的空间形态和脉动幅值,证明燃烧组织方式的改变会对火焰脉动的形态和规律产生影响。研究发现:模态分解可以反映分层旋流火焰的动态响应特征,并能解析脉动空间结构,验证火焰形态和外激频率对火焰动态响应的影响,其规律和火焰传递函数结果符合,且在分层比0.5~2内提高分层比使释热中心转移到预燃级和主燃级的剪切层内,300Hz^400Hz释热脉动将加强。验证了DMD方法适用于处理分析复杂分层旋流火焰的脉动特征,可为燃烧振荡控制提供参考。 展开更多

关键词 航空发动机 低排放燃烧室 同心旋流分层预混火焰 动力学模态分解 燃烧不稳定性

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多次喷油实现清洁高效柴油预混燃烧的机理 被引量：6

5

作者 鹿盈盈 苏万华 于文斌 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期97-106,共10页

采用试验和数值模拟方法研究了多次喷油模式耦合高EGR率和进气增压实现高效清洁柴油机预混燃烧的潜力.结果表明,EGR可以推迟高温反应定时,降低化学反应速率,特别是在较高负荷时,EGR还明显降低NOx排放.平均指示压力(IMEP)为0.4,MPa左右时... 采用试验和数值模拟方法研究了多次喷油模式耦合高EGR率和进气增压实现高效清洁柴油机预混燃烧的潜力.结果表明,EGR可以推迟高温反应定时,降低化学反应速率,特别是在较高负荷时,EGR还明显降低NOx排放.平均指示压力(IMEP)为0.4,MPa左右时,较少的喷油量使得单次喷油和多次喷油模式着火前一时刻形成的混合气均在当量比φ<2之内,故排放差别不大.氧体积分数为10%左右时,提高喷油量,进入侧隙内的气相燃油量增加并形成φ>2的浓区,两模式的碳烟、CO和UHC排放均升高.但IMEP为0.7 MPa左右时,多次喷油更有利于生成稀且均匀的混合气,减少局部过浓区,故其碳烟、CO和UHC排放远低于单次喷油.高EGR率时,多次喷油耦合进气增压,混合气形成得到进一步改善,可在更高负荷下实现高效清洁燃烧. 展开更多

关键词 柴油 预混燃烧 喷油模式 废气再循环 进气增压

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中心支板式RBCC发动机引射模态流动与燃烧研究 被引量：7

6

作者 石磊 赵国军 +3 位作者 杨一言 秦飞 魏祥庚 何国强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2292-2301,共10页

为了深入认识引射模态工作机理,针对中心支板式RBCC发动机,在飞行马赫数2、不同内置火箭流量时的工作情况进行了全流道一体化的数值模拟,并对其内流场特征、火箭射流/引射空气掺混发展特征以及复合型释热规律和火焰结构等开展了详细分... 为了深入认识引射模态工作机理,针对中心支板式RBCC发动机,在飞行马赫数2、不同内置火箭流量时的工作情况进行了全流道一体化的数值模拟,并对其内流场特征、火箭射流/引射空气掺混发展特征以及复合型释热规律和火焰结构等开展了详细分析。研究发现:RBCC发动机引射模态下的流动掺混燃烧过程是一个复杂且高度耦合的过程。在即时预混燃烧(SMC)模式下,燃烧过程主要在内置火箭射流与来流空气之间形成的剪切层内进行;流道上游剪切层厚度较薄,温度和组分浓度梯度较大,掺混速率快;高释热区集中分布在流道上游,可分为超声速释热区和亚声速释热区;流道内的燃烧反应以扩散燃烧为主,随着掺混过程的进行逐渐向预混燃烧过渡。提高火箭流量,流道内温度升高,反应持续距离增加,但掺混效率降低。 展开更多

关键词 组合循环发动机 引射模态 燃烧 空气引射 掺混 预混燃烧

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喷射参数对柴油机预混燃烧和排放的影响 被引量：12

7

作者 鹿盈盈 苏万华 裴毅强 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期9-15,共7页

采用试验和数值模拟方法研究了中、小负荷下,喷油模式和喷油定时对柴油机预混燃烧和排放的影响.结果表明:小负荷(平均指示压力约为0.45,MPa)、单次喷油模式及喷油定时为35°,CA BTDC时,油束的撞壁位置将形成的混合气分为燃烧室上方... 采用试验和数值模拟方法研究了中、小负荷下,喷油模式和喷油定时对柴油机预混燃烧和排放的影响.结果表明:小负荷(平均指示压力约为0.45,MPa)、单次喷油模式及喷油定时为35°,CA BTDC时,油束的撞壁位置将形成的混合气分为燃烧室上方和活塞凹坑两部分,可充分利用整个气缸内的空气形成均质混合气,此时的NOx排放最低.平均指示压力(IMEP)约为0.7,MPa时,采用单次喷油模式,喷油量增多,喷油持续期延长,混合时间缩短,碳烟、CO和UHC排放急剧升高;在混合时间和混合空间的共同作用下,喷油定时为35°,CA BTDC时获得最佳折中排放.IMEP约为0.7,MPa时,与单次喷油模式相比,采用多次喷油模式,将喷油量分为4个脉冲喷入缸内,增加了每个脉冲的混合时间,并且改善了燃氧混合空间,形成更均质的混合气,大幅降低了碳烟、CO和UHC排放;喷射定时为80、65、50和35°,,CA BTDC时获得最佳排放. 展开更多

关键词 柴油机 预混燃烧 喷油模式 喷油定时 混合时间 混合空间

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锥形预混火焰羽流脱落过程的实验诊断

8

作者 杨瑶 方元祺 +3 位作者 胡科琪 金台 郑耀 王高峰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期199-206,共8页

为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原。同时采用光电倍增器对火焰热... 为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原。同时采用光电倍增器对火焰热释放强度信号进行实时采集,采用双热电偶法对燃后热气体的温度进行了重建。结果表明在浮力诱导下燃尽气体与周围环境空气相互剪切形成剪切层(BSL),BSL的Kelvin-Helmholtz不稳定性诱导产生了涡,涡作用于燃尽区附近的流场,扰动传至火焰面附近区域,与火焰剪切层的Darrie-Landu不稳定性耦合,表现为火焰面的脉动和火焰热释放率的脉动。通过近红外自发光成像得到的热气体自发光强度与温度信号有较强的相关性,热气体呈现出与速度场相似的周期性传播模式,为研究预混火焰的羽流脱落特性提供了新的思路。 展开更多

关键词 预混火焰 羽流脱落 粒子图像测速 动态模态分解 双热电偶法

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微型燃气轮机燃烧室预混结构性能研究及改进 被引量：11

9

作者 康振亚 郑洪涛 +2 位作者 贾翔羽 汤忠滨 胡晓明 《燃气轮机技术》 2013年第1期21-26,共6页

针对微型燃气轮机燃烧室的设计,通过归纳工程中常见结构,对大阪大学的实验装置进行数值模拟及结构改进。结果表明结构中的燃料喷射流量与喷孔位置无关,与喷孔面积呈正相关,且喷孔的开孔位置和孔径大小对燃料与空气混合均匀性有显著影响... 针对微型燃气轮机燃烧室的设计,通过归纳工程中常见结构,对大阪大学的实验装置进行数值模拟及结构改进。结果表明结构中的燃料喷射流量与喷孔位置无关,与喷孔面积呈正相关,且喷孔的开孔位置和孔径大小对燃料与空气混合均匀性有显著影响。比较两种改进结构的反应区最高温度和污染物CO排放指标,表明预混非均匀性的降低对燃烧性能的提高和反应区最高温度的降低有显著的作用。通过改进结构,能够强化预混、减小预混非均匀度,降低最高燃烧温度,但CO的排放会上升。 展开更多

关键词 微型燃气轮机 燃烧室 干式低排放 预混模式 非均匀度

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环形燃烧室壁温对热声不稳定性影响的实验研究 被引量：1

10

作者 方元祺 陶雯婕 +2 位作者 杨瑶 王高峰 郑耀 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期236-247,共12页

为了研究壁温效应对热声振荡的影响,基于环形燃烧室/涡轮耦合实验平台,在当量比Φ=0.82和燃烧功率P=15.5 kW的工况参数下开展了实验研究。相比于独立环形燃烧室实验,本文所引入的涡轮导叶出口组件,使得燃烧室跟发动机实际工况出口匹配... 为了研究壁温效应对热声振荡的影响,基于环形燃烧室/涡轮耦合实验平台,在当量比Φ=0.82和燃烧功率P=15.5 kW的工况参数下开展了实验研究。相比于独立环形燃烧室实验,本文所引入的涡轮导叶出口组件,使得燃烧室跟发动机实际工况出口匹配情况更接近,具有更一致的热声环境和热容效应。实验发现,在壁温升高过程中伴随着不同类型热声不稳定模式间的切换以及振荡频率、幅值等参数的演变。进一步选取了6个典型状态点,结合基于火焰图像序列的动态模态分解,对比光电倍增管信号和不同方位角的声压信号,分析了各个状态点的火焰动力学和声学响应特征。实验结果表明,在固定功率和当量比工况下,受燃烧室壁面热平衡状态的影响,热声不稳定模式先后经历了由亥姆霍兹模式、1/4波纵向模式、周向混合模式和旋转模式所主导的过程。在出现周向模式的初期,其表现为旋转率呈现肥尾近均匀分布的驻波-旋转混合模式,而后期演变为旋转率分布相对集中的逆时针方向旋转模式。 展开更多

关键词 环形燃烧室 热声不稳定性 壁温效应 预混旋流火焰 周向模式 动态模态分解

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燃料喷孔数对非预混旋转爆震起爆过程的影响 被引量：3

11

作者 焦中天 王永佳 +3 位作者 李伟 朱亦圆 王可 范玮 《火箭推进》 CAS 2021年第5期22-34,共13页

环缝-喷孔结构是目前旋转爆震燃烧中经常采用的喷注结构之一。为了研究环缝-喷孔喷注结构中燃料喷孔数量对氢气/空气旋转爆震的影响,在保持燃料喷孔总面积不变的前提下,改变燃料喷孔数量(60、90、120、150),对冷态混合、爆震波起爆及稳... 环缝-喷孔结构是目前旋转爆震燃烧中经常采用的喷注结构之一。为了研究环缝-喷孔喷注结构中燃料喷孔数量对氢气/空气旋转爆震的影响,在保持燃料喷孔总面积不变的前提下,改变燃料喷孔数量(60、90、120、150),对冷态混合、爆震波起爆及稳定过程进行了数值模拟。总质量流量为206 g/s时,60和90喷孔喷注结构可以实现稳定爆震,而120和150喷孔则起爆失败;60喷孔构型中出现了多个旋转爆震波,并稳定于双波同向传播模态。总质量流量减小至103 g/s时,120和150喷孔可实现稳定爆震。结果表明,同一喷注结构在不同流量下的掺混效果并不相同,影响旋转爆震的起始;随着供给流量的提高,爆震波数量呈现增多趋势;氢气的轴向和径向分布越均匀,越容易形成旋转爆震波,周向分布越均匀,旋转爆震波传播速度越快,最高可达1827 m/s。 展开更多

关键词 旋转爆震 非预混喷注 喷孔数量 数值模拟 传播模态

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氢氧旋转爆震传播特性研究 被引量：2

12

作者 范良忠 史强 +2 位作者 林伟 王家森 聂万胜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期236-245,共10页

为揭示基于氢氧推进剂的旋转爆震火箭发动机的应用潜力,在环形燃烧室内开展了氢气/氧气旋转爆震试验,并基于OpenFOAM代码进行了三维非预混高保真数值仿真工作。试验研究表明,燃烧室内存在6个以上同向旋转爆震波,频率约为36.6kHz。同等... 为揭示基于氢氧推进剂的旋转爆震火箭发动机的应用潜力,在环形燃烧室内开展了氢气/氧气旋转爆震试验,并基于OpenFOAM代码进行了三维非预混高保真数值仿真工作。试验研究表明,燃烧室内存在6个以上同向旋转爆震波,频率约为36.6kHz。同等工况的仿真结果显示,爆震波经过一系列对撞调整过程后演化为7个同向传播的爆震波,波头高度约7mm。稳定阶段的平均频率为45.7kHz,传播速度为Chapman-Jouguet爆震速度的87%。传播过程中爆震波保持着波阵面、接触面、滑移线等典型结构。然而,新鲜混气在接触面发生了显著爆燃,这可能导致氢氧旋转爆震发动机的性能损失。 展开更多

关键词 旋转爆震 氢气/氧气 非预混进气 爆燃 多波模态

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声音信号在贫油预混预蒸发振荡燃烧分析中的应用 被引量：1

13

作者 张自来 杜世强 +2 位作者 葛冰 孙培锋 臧述升 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期114-119,共6页

为研究声音信号在贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室热声耦合振荡分析中的应用,设计并搭建了LPP燃烧室振荡燃烧试验台,完成了燃烧室振荡燃烧下的声-热参数对比试验,并对燃烧装置进行声学模态分析.结果表明:在主频附近,燃烧室与预混室内的声场... 为研究声音信号在贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室热声耦合振荡分析中的应用,设计并搭建了LPP燃烧室振荡燃烧试验台,完成了燃烧室振荡燃烧下的声-热参数对比试验,并对燃烧装置进行声学模态分析.结果表明:在主频附近,燃烧室与预混室内的声场具有相互耦合作用;在相同入口空气流速下,燃烧室的主频与燃油质量流量成正比,在相同燃油质量流量下,燃烧室的振荡主频不变;在过渡状态下,声音信号可反映出在点火、稳定到振荡燃烧、振荡到稳定燃烧和熄火工况下,燃烧室内燃烧状态的变化;试验中测得的声音信号主频为2阶轴向振荡模态. 展开更多

关键词 贫油预混预蒸发 燃烧室 热声耦合振荡 声学模态

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9E级燃机燃烧切换不成功的多种情况及伴随现象浅谈 被引量：2

14

作者 吴徐宇 顾振华 《内燃机与配件》 2020年第12期164-165,共2页

9E级燃气轮机由三种基本的燃烧切换模式,初级燃烧,贫贫燃烧和预混合燃烧,机组启动时燃机升负荷,燃烧模式根据温度基准切换。其中贫贫模式切换至预混燃烧模式最为复杂。本文以江苏华电吴江热电有限公司E级燃气蒸汽联合循环机组为对象,收... 9E级燃气轮机由三种基本的燃烧切换模式,初级燃烧,贫贫燃烧和预混合燃烧,机组启动时燃机升负荷,燃烧模式根据温度基准切换。其中贫贫模式切换至预混燃烧模式最为复杂。本文以江苏华电吴江热电有限公司E级燃气蒸汽联合循环机组为对象,收集归纳了一些运行中出现过的9E级燃机在燃烧切换过程中,贫贫模式至预混燃烧模式切换不成功的原因。 展开更多

关键词 燃气轮机 燃烧切换 预混合燃烧 故障处理

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GT13E2燃气轮机混合-预混燃烧模式切换优化

15

作者 李磊 《燃气轮机技术》 2016年第2期68-72,14,共6页

介绍了GT13E2燃气轮机燃烧系统和脉动检测装置,结合GT13E2燃气轮机厂家提供的实验室研发数据,通过升负荷燃烧模式切换调试试验,对切换时的燃气轮机相对额定负荷点和扩散燃烧延时退出时间这两个参数进行了优化;通过降负荷燃烧模式切换调... 介绍了GT13E2燃气轮机燃烧系统和脉动检测装置,结合GT13E2燃气轮机厂家提供的实验室研发数据,通过升负荷燃烧模式切换调试试验,对切换时的燃气轮机相对额定负荷点和扩散燃烧延时退出时间这两个参数进行了优化;通过降负荷燃烧模式切换调试试验,对切换时的燃气轮机相对额定负荷点,燃烧模式切换指令激活后主预混燃烧延时退出时间、辅助预混燃烧延时投入时间和扩散燃烧天然气流量从零增加到燃烧模式切换后流量所用时间这四个参数进行了优化,优化后的参数有效提高了燃气轮机燃烧模式切换过程中燃烧的稳定性和运行安全可靠性。 展开更多

关键词 燃气轮机 混合燃烧 预混燃烧 燃烧模式切换 脉动检测

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横纵向声场作用下预混火焰非线性热声响应

16

作者 罗赛 王子璇 +2 位作者 王鹏程 张思懿 李敬轩 《火箭推进》 2025年第1期93-101,共9页

液体火箭发动机燃烧室中,除了常见的纵向不稳定燃烧模态外,还存在更为复杂的横向不稳定燃烧模态。然而,现有基础研究主要集中于纵向声波模态,对横向声波模态的研究相对较为薄弱。因此,深入探究火焰在横向声波模态下的响应特性具有重要... 液体火箭发动机燃烧室中,除了常见的纵向不稳定燃烧模态外,还存在更为复杂的横向不稳定燃烧模态。然而,现有基础研究主要集中于纵向声波模态,对横向声波模态的研究相对较为薄弱。因此,深入探究火焰在横向声波模态下的响应特性具有重要意义。为此,构建了一种能够模拟横向声波模态的矩形燃烧室,通过实验对比不同喷嘴长度(厚度)条件下,层流锥形预混火焰在横向同相外激和纵向外激作用下的火焰描述函数及火焰形状的动态响应特性。实验结果表明,尽管横向同相外激与纵向外激的火焰描述函数整体趋势相近,但在约140 Hz处,横向同相外激的火焰描述函数出现了显著峰值。这表明在该特征频率下,除了纵向压力脉动外,横向速度脉动也显著作用于锥形层流火焰,激发了更强烈的热释放率脉动。 展开更多

关键词 不稳定燃烧 火焰描述函数 层流预混火焰 横向模态 纵向模态

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