氢混燃料旋流预混火焰传递函数的实验研究

1

作者 张金锋 胡宏斌 +3 位作者 姜磊 王偲臣 王博涵 罗易洲 《推进技术》 北大核心 2025年第1期115-129,共15页

为测量旋流预混燃烧器的火焰传递函数并探究其火焰动态响应特性,针对声激励下甲烷/空气和甲烷/氢/空气的燃烧特性开展实验研究,掺氢比10%~60%。声激励通过双扬声器施加,频率为20~400 Hz。释热率采用光电倍增管测量火焰自发CH*荧光信号,... 为测量旋流预混燃烧器的火焰传递函数并探究其火焰动态响应特性,针对声激励下甲烷/空气和甲烷/氢/空气的燃烧特性开展实验研究,掺氢比10%~60%。声激励通过双扬声器施加,频率为20~400 Hz。释热率采用光电倍增管测量火焰自发CH*荧光信号,速度脉动采用双麦克风法测量火焰面处空气速度脉动,并在燃烧室下游使用动态压力传感器采集压力脉动信号,采用数码相机记录火焰图像。实验结果表明,燃料掺氢后,火焰形态由扩张的大火焰向聚拢的短火焰过渡变化,低频激励下火焰时均结构被明显改变。不同条件下的火焰传递函数均有高增益峰和低响应谷,且具备低通和带通特性,带通频率为80~200 Hz,相位则保持线性下降。特别地,高掺氢比火焰在更高频率产生了多个高增益峰,体现了掺氢火焰的高不稳定性特征。 展开更多

关键词 声激励 旋流火焰 氢混燃料 燃烧不稳定性 火焰传递函数 火焰动态响应

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基于PI与无模型自适应控制结合的燃气轮机转速控制方法 被引量：11

2

作者 邓望权 田震 +1 位作者 王子楠 肖波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期399-407,共9页

针对燃气轮机转速控制问题,提出一种基于PI控制与数据驱动的无模型自适应控制结合的控制器设计。以建立的燃气轮机慢车速度以上模型为研究对象,在通过遗传算法整定出最优PI控制器参数的基础上,通过对传统PI控制器的积分环节与紧格式无... 针对燃气轮机转速控制问题,提出一种基于PI控制与数据驱动的无模型自适应控制结合的控制器设计。以建立的燃气轮机慢车速度以上模型为研究对象,在通过遗传算法整定出最优PI控制器参数的基础上,通过对传统PI控制器的积分环节与紧格式无模型自适应控制器的相似替换,使得控制器具有在线整定内部参数的优势,表现出更优的动态控制性能。仿真结果表明:所设计的基于PI与无模型自适应控制结合的控制器,较之基于遗传算法离线整定的最优PI控制器,在转速调整时具有更快的上升时间和调节时间,且对性能退化模型也能自适应地改善控制效果。该控制器设计基于PI控制进一步提高了控制品质,其自适应过程改善了系统的鲁棒性,基于PI结构的改进也具有工业应用前景。 展开更多

关键词 燃气轮机 控制器设计 遗传算法 PI控制 无模型自适应控制

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一种基于神经网络的航改燃气轮机转速控制器 被引量：4

3

作者 郭森闯 何皑 +2 位作者 肖波 刘培军 王子楠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期205-217,共13页

为了提升某型航改燃气轮机的转速控制性能,提出一种双输入反正切神经网络控制器,然后基于该航改燃气轮机的PI控制器以及该反正切神经网络控制器,提出一种新型的集成控制器。采用仿真计算的方法,通过跟踪测试、抗干扰测试和鲁棒性测试,... 为了提升某型航改燃气轮机的转速控制性能,提出一种双输入反正切神经网络控制器,然后基于该航改燃气轮机的PI控制器以及该反正切神经网络控制器,提出一种新型的集成控制器。采用仿真计算的方法,通过跟踪测试、抗干扰测试和鲁棒性测试,对比此三种控制器以及四种常规控制器的性能差异。结果表明,在三次跟踪测试中,集成控制器具有最优的综合跟踪性能;给燃料量加入5%的干扰后,集成控制器的抗干扰能力等于反正切神经网络控制器,但高于另外五种控制器;当工作环境温度增加以及压气机性能退化引起不确定性时,七种控制器均能正常实施控制,且仍以集成控制器的效果最优,其鲁棒性最强。新型集成控制器具有最佳的综合转速控制性能,能够保证该型航改燃气轮机安全和高效的运行。 展开更多

关键词 航改燃气轮机 转速控制 PI控制器 反正切神经网络 集成控制 仿真测试

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壁面约束对旋流流场影响的实验研究

4

作者 王博涵 姜磊 胡宏斌 《燃气轮机技术》 2019年第4期1-9,27,共10页

为深入认识旋涡流动的受限特征以及解决一些文献中出现的分歧,使用2D-3C粒子影像测速仪(PIV)研究了壁面约束对某典型非预混旋流杯的冷、热态流场的影响。实验结果表明:开放空间下流场存在中心回流区,旋流杯出口锥形渐扩段扩张角决定射... 为深入认识旋涡流动的受限特征以及解决一些文献中出现的分歧,使用2D-3C粒子影像测速仪(PIV)研究了壁面约束对某典型非预混旋流杯的冷、热态流场的影响。实验结果表明:开放空间下流场存在中心回流区,旋流杯出口锥形渐扩段扩张角决定射流宽度,进而影响回流区宽度。流场受限时,回流区收缩变窄,轴向射流峰值速度增大且贴着壁面内侧运动;此外,脉动速度分布特征发生显著变化。入口雷诺数增大导致射流轴向速度、回流强度以及流动湍流度都变大,但回流区结构和脉动速度分布特征几乎没有改变。相对于冷态流场,燃烧工况的回流区明显变短,并且燃烧放热使射流速度和脉动速度都显著增大。较大的速度波动主要分布在旋流射流和回流区的边界附近,即速度剪切层中。 展开更多

关键词 燃气轮机燃烧室 旋流杯 扩散燃烧 受限流动特性 2D-3C PIV

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周向畸变下轴流压气机的失速预警方法研究及应用 被引量：8

5

作者 刘洋 李继超 +2 位作者 杜娟 张宏武 聂超群 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1967-1974,共8页

为了探究进气畸变条件下轴流压气机的有效失速预警方法并将其应用于主动控制系统中,在一台低速单转子轴流压气机上对均匀进气和周向畸变条件下的失速预警方法进行了实验研究。实验通过在进口布置高度可调节的插板来产生不同强度的周向畸... 为了探究进气畸变条件下轴流压气机的有效失速预警方法并将其应用于主动控制系统中,在一台低速单转子轴流压气机上对均匀进气和周向畸变条件下的失速预警方法进行了实验研究。实验通过在进口布置高度可调节的插板来产生不同强度的周向畸变,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测得非定常压力信号,运用自相关、互相关和均方根算法对其进行分析,比较了周向畸变下三种失速预警方法的可靠性。分析结果表明:只有传感器安装在畸变区时自相关和均方根分析才有效;互相关分析不依赖于传感器的安装位置,在畸变区和非畸变区均能有效感受到畸变的影响,且互相关系数随着周向畸变的产生或消失相应地下降或上升,因此在周向畸变下互相关分析为更有效的失速预警方法;最后在基于互相关分析的基础上对该单转子轴流压气机实施了喷气主动控制应用,在24.75%畸变强度条件下,主动喷气能取得9.32%的失速裕度改善,与定常喷气相比,获得几乎相等的失速裕度改善的同时节省了约40%的喷气量。 展开更多

关键词 轴流压气机 进气畸变 失速预警 主动控制 喷气

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周向畸变条件下压气机非轴对称导叶设计方法研究 被引量：3

6

作者 卢绪祥 马玉鹏 +2 位作者 杜娟 张敏 巴顿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期405-413,共9页

在侧向蜗壳进气条件下,压气机导叶进口出现畸变区,使导叶总压损失系数增大以及气流角在周向和径向上出现不均匀现象。对此进行导叶非轴对称改型设计,采用实验设计(DOE)方法进行参数寻优,以降低导叶气动损失同时获得更加均匀的出口气流... 在侧向蜗壳进气条件下,压气机导叶进口出现畸变区,使导叶总压损失系数增大以及气流角在周向和径向上出现不均匀现象。对此进行导叶非轴对称改型设计,采用实验设计(DOE)方法进行参数寻优,以降低导叶气动损失同时获得更加均匀的出口气流角。改型结果显示:设计工况下气流攻角保持在-2°左右,较原型叶片有较大改善,总压损失系数降低4.9%,出口气流角基本与均匀进气时相同。通过对计算结果的分析,解释了叶型损失降低的机理,对工作在相似环境的叶型设计提出了优化建议。 展开更多

关键词 压气机导叶 非轴对称设计 计算流体力学 总压损失系数 气流角度

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旋流杯结构对火焰筒头部流场影响的试验研究 被引量：4

7

作者 陈溯敏 姜磊 +2 位作者 王博涵 胡宏斌 姜向禹 《燃气轮机技术》 2020年第4期7-16,共10页

为深入研究旋流杯安装角、两级流量比、二级流通面积和套筒扩张角对火焰筒头部冷态流场的影响,采用2D-3C粒子图像测速仪在常温常压下开展了相关试验研究。结果显示:适当增加叶片安装角可增大气流的径向与切向速度分量,这一效果有助于提... 为深入研究旋流杯安装角、两级流量比、二级流通面积和套筒扩张角对火焰筒头部冷态流场的影响,采用2D-3C粒子图像测速仪在常温常压下开展了相关试验研究。结果显示:适当增加叶片安装角可增大气流的径向与切向速度分量,这一效果有助于提高油气掺混质量;内外两级流量比的增加将导致高速脉动区域向内部移动,有利于燃油雾化,但回流区较窄、轴向速度较大,不利于稳定火焰和合理温度场的形成;随着二级旋流面积的增大,回流区直径增大,射流速度降低,有利于稳定火焰;套筒扩张段在一定程度上对旋转射流起引导作用,增大套筒扩张角将导致气流径向扩散能力加强。 展开更多

关键词 燃气轮机燃烧室 旋流杯 总压损失系数 冷态流场

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旋流预混燃烧室火焰描述函数分析及其自激热声计算

8

作者 余志健 杨旸 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期169-181,共13页

为考察运行参数对火焰描述函数的影响,及验证结合火焰描述函数的燃烧室热声不稳定数值预测方法可行性,测量了一燃气轮机典型旋流部分预混火焰不同运行参数下的火焰描述函数,并结合该实测火焰描述函数及热态阻尼率,采用亥姆霍兹法数值预... 为考察运行参数对火焰描述函数的影响,及验证结合火焰描述函数的燃烧室热声不稳定数值预测方法可行性,测量了一燃气轮机典型旋流部分预混火焰不同运行参数下的火焰描述函数,并结合该实测火焰描述函数及热态阻尼率,采用亥姆霍兹法数值预测了燃烧室自激热声振荡参数。结果表明,该旋流部分预混火焰的火焰描述函数具有低通和带通增益峰,随激励振幅增加,增益不断降低;相位值与频率基本呈线性关系。当量比较低时,火焰描述函数主要呈现火焰拉伸效应引起的低通增益峰;随当量比增加,低通增益逐渐减弱,涡脱落效应引起的带通增益峰逐渐加强。随空气流量增加,火焰描述函数高增益频率带明显拓宽,而高增益对应的施特劳哈尔数St边界变化较小,增益峰均位于St=0.23和0.80附近。结合实测火焰描述函数、热态有火焰下阻尼率及温度分布,亥姆霍兹法数值预测的特征频率相对误差约10%,速度振幅比绝对误差在0.05以下。 展开更多

关键词 热声不稳定 火焰描述函数 旋流预混火焰 运行参数 亥姆霍兹法 数值预测

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涡轮叶片双层干摩擦阻尼器减振特性研究

9

作者 满吉鑫 高庆 +1 位作者 曾武 邱欣可 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期238-245,共8页

研究了某型燃气轮机双层干摩擦阻尼结构对涡轮叶片减振效果的影响。首先,将干摩擦阻尼接触局部滑动模型进行拓展,建立整体-局部统一滑动模型;其次,对摩擦力-位移曲线进行仿真,得到不同滑动阶段的迟滞回曲线,并利用等效线性化方法和一次... 研究了某型燃气轮机双层干摩擦阻尼结构对涡轮叶片减振效果的影响。首先,将干摩擦阻尼接触局部滑动模型进行拓展,建立整体-局部统一滑动模型;其次,对摩擦力-位移曲线进行仿真,得到不同滑动阶段的迟滞回曲线,并利用等效线性化方法和一次谐波平衡法计算得到阻尼装置等效刚度和阻尼;最后,建立涡轮叶片双层阻尼结构有限元模型,分析阻尼结构关键参数对叶片振动响应的影响。结果表明,双层阻尼结构减振效果比单层阻尼结构更具优势,双层阻尼结构使得系统在更小的正压力下达到更好的减振效果,且外激励在较大变化范围内叶片响应峰值维持在较低的水平。 展开更多

关键词 减振 滑动模型 迟滞回曲线 一次谐波平衡法

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基于应变能理论的端齿弯曲刚度及其转子动力学特性影响研究

10

作者 邱欣可 曾武 +1 位作者 高庆 满吉鑫 《燃气轮机技术》 2022年第3期19-26,共8页

应变能理论在多载荷条件或复杂模型的弯曲刚度计算方面具有重要意义,对转子系统动力学研究也具有一定指导作用。通过燃气轮机转子轮盘端齿的几何参数关系,构建端齿的参数化模型。在此基础上采用三维有限元计算与应变能理论相结合的方法... 应变能理论在多载荷条件或复杂模型的弯曲刚度计算方面具有重要意义,对转子系统动力学研究也具有一定指导作用。通过燃气轮机转子轮盘端齿的几何参数关系,构建端齿的参数化模型。在此基础上采用三维有限元计算与应变能理论相结合的方法,分析了端齿的弯曲刚度特性,结果与文献中结果吻合较好。研究了端齿弯曲刚度损失比例与发生损失的位置对转子模态特性的影响规律,结果显示,随着端齿弯曲刚度损失的增大,转子临界转速呈现加速下降的趋势,且靠近转子前支点的1级端齿对转子系统刚度与模态特性的影响最大。 展开更多

关键词 端齿 应变能理论 弯曲刚度 模态 临界转速

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旋流预混燃烧室火焰动力学奇异谱分析研究

11

作者 杨旸 余志健 《燃气轮机技术》 2021年第2期23-30,共8页

为了从预混燃烧室大涡模拟产生的非稳态、短时及含噪声的热释放率时序数据中有效提取火焰动力学特性以指导设计。首先采用激励响应法获得该序列,使用奇异谱分析重构并降解,并用传递路径函数识别火焰动态响应,同时与动力学模态降解模态... 为了从预混燃烧室大涡模拟产生的非稳态、短时及含噪声的热释放率时序数据中有效提取火焰动力学特性以指导设计。首先采用激励响应法获得该序列,使用奇异谱分析重构并降解,并用传递路径函数识别火焰动态响应,同时与动力学模态降解模态对比。结果表明,采用传统火焰传递函数方法,火焰响应特性易被噪声掩盖。采用奇异谱分析重构的热释放率序列可吻合原始序列。获得的奇异谱模态可解析出更多的内在火焰响应频率。该频率与动力学模态降解法获得的频率一致。从动力学模态降解法获得的模态形状可以看出火焰内外层有剪切运动,回流区有混合作用。 展开更多

关键词 奇异谱分析 传递路径响应 火焰传递函数 大涡模拟 预混燃烧室

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轮廓度误差对超声速压气机叶栅气动性能的影响 被引量：2

12

作者 陈卓远 耿少娟 +2 位作者 刘帅鹏 刘稼昊 刘海龙 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期197-206,共10页

[目的]旨在评估轮廓度误差对压气机气动性能的影响,并为叶片鲁棒性设计提供参考。[方法]建立单峰值轮廓度误差分布数学模型,采用数值模拟方法,研究压力面和吸力面不同轮廓度组合误差对超声速压气机平面叶栅气动性能的影响。[结果]结果表... [目的]旨在评估轮廓度误差对压气机气动性能的影响,并为叶片鲁棒性设计提供参考。[方法]建立单峰值轮廓度误差分布数学模型,采用数值模拟方法,研究压力面和吸力面不同轮廓度组合误差对超声速压气机平面叶栅气动性能的影响。[结果]结果表明:吸力面轮廓度误差分布是影响叶栅总压损失的关键因素,随着吸力面轮廓度峰值误差位置向下游移动,总压损失系数逐渐降低;压力面和吸力面误差分布对气流折转角和静压升系数的影响趋势相反。对较低来流马赫数的叶栅,吸力面误差对气流折转角和静压升均起主导作用;对较高来流马赫数的叶栅,压力面误差对气流折转角和静压升影响明显。激波位置和激波强度、激波后扩张通道的流道型线综合决定了叶片表面和叶栅流道内的流动状态,使得近吸力面侧流动损失增大,近压力面侧流动损失减小,其综合效果决定了叶栅损失、气流折转角和静压升的变化。[结论]结果对指导跨声速压气机设计、加工和超差审理均具有重要意义。 展开更多

关键词 轴流压气机 超声速叶栅 轮廓度误差 误差精度 误差分布 气动性能

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转子叶片加工误差对1.5级跨声速压气机气动性能的影响 被引量：12

13

作者 耿少娟 张小玉 +3 位作者 丁林超 王文涛 卞祥德 石书成 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期139-148,共10页

压气机叶片加工误差不可避免,将在一定程度上影响压气机的气动性能。为研究叶片加工误差对跨声速压气机气动性能的影响,以燃气轮机进口1.5级跨声速压气机为对象,通过三坐标测量跨声速转子叶片叶型数据,获得了加工误差分布特征;针对实测... 压气机叶片加工误差不可避免,将在一定程度上影响压气机的气动性能。为研究叶片加工误差对跨声速压气机气动性能的影响,以燃气轮机进口1.5级跨声速压气机为对象,通过三坐标测量跨声速转子叶片叶型数据,获得了加工误差分布特征;针对实测转子叶片,采用三维CFD数值模拟方法,研究了轮廓度、位置度和扭转角综合误差对压气机转子和级特性线和流场参数的影响;针对转子叶型以轮廓度超差为主的特点,采用S2流面通流计算方法,在设计流量点研究了由轮廓度误差引起的转子叶型最大厚度变化对压气机转子和级性能的影响。结果表明,转子叶片加工误差对压气机堵塞流量、全流量范围内转子和级的压比和效率均有影响,同时改变转静子叶片排出口气流参数的径向分布规律,主要原因为激波位置和强度的变化;在设计流量点,转子和级的压比和效率的变化与最大厚度变化呈负相关趋势,厚度偏差越大性能变化幅度越大;对转子叶片,来流相对马赫数随叶片高度增加而增大,性能对叶型几何误差的敏感性增强,综合压比和效率的变化,中上部叶高范围的轮廓度公差要求应更严格。 展开更多

关键词 加工误差 轮廓度 跨声速压气机 气动性能 数值模拟

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周向畸变条件下叶顶喷气对压气机失速特性的影响

14

作者 卢绪祥 雷建伟 +3 位作者 李继超 宋权斌 刘洋 杜娟 《汽轮机技术》 北大核心 2021年第4期241-245,共5页

在低速单转子轴流压气机实验台上对周向畸变条件下叶顶喷气进行了实验研究,通过时域分析和一维连续小波方法分析了压气机失速先兆在周向、径向分布规律及失速先兆尺度变化情况。测量结果表明,均匀进气和25%畸变条件下施加3种喷气时,转... 在低速单转子轴流压气机实验台上对周向畸变条件下叶顶喷气进行了实验研究,通过时域分析和一维连续小波方法分析了压气机失速先兆在周向、径向分布规律及失速先兆尺度变化情况。测量结果表明,均匀进气和25%畸变条件下施加3种喷气时,转子出口失速先兆都在叶顶位置产生,50%和75%畸变条件下施加喷气量为0.29%和0.41%主流质量流量时,转子出口失速先兆位置发生变化,向叶中偏移。同时,对失速先兆尺度进行了分析,在均匀进气条件下时,随着喷气量的增加,失速先兆尺度不断增大,且类型发生变化,由突尖型失速先兆向长尺度型失速先兆转变,而周向畸变条件下进行叶顶喷气扩稳时,失速先兆都表现为长尺度型失速先兆。 展开更多

关键词 轴流压气机 周向畸变 叶顶喷气 失速先兆 尺度

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一种天然气火炬式点火器及其补氧助燃分析

15

作者 王宝瑞 王岩 +4 位作者 郭定坤 艾育华 赵玮杰 于宗明 王岳 《燃气轮机技术》 2022年第3期27-34,共8页

火炬式点火是一种应用很广的燃气轮机点火方式。某航改燃气轮机的燃气发生器在试运行初期出现了点火失败现象,影响了后续机组试验任务。通过仿真和实验分析了此类天然气燃料点火器的特点,得到了稳定点火的工作条件,同时采用补氧的方法... 火炬式点火是一种应用很广的燃气轮机点火方式。某航改燃气轮机的燃气发生器在试运行初期出现了点火失败现象,影响了后续机组试验任务。通过仿真和实验分析了此类天然气燃料点火器的特点,得到了稳定点火的工作条件,同时采用补氧的方法提高燃烧稳定性,拓宽了点火边界,最终在选取的工况点实现了稳定点火。 展开更多

关键词 燃气轮机 火炬式点火 补氧助燃

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旋流杯结构及进气参数对燃烧性能的影响 被引量：7

16

作者 姜磊 熊健 +2 位作者 肖波 王博涵 胡宏斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期605-614,共10页

为优化旋流燃烧室头部结构、提高其运行性能,针对三种旋流器文氏管和燃料喷嘴的组合结构和两种流通面积的旋流器,开展了常压下以甲烷为燃料的燃烧室性能实验研究。实验结果表明,各头部结构的冷态总压损失系数与来流速度的平方成正比,燃... 为优化旋流燃烧室头部结构、提高其运行性能,针对三种旋流器文氏管和燃料喷嘴的组合结构和两种流通面积的旋流器,开展了常压下以甲烷为燃料的燃烧室性能实验研究。实验结果表明,各头部结构的冷态总压损失系数与来流速度的平方成正比,燃料喷嘴插入文氏管的位置过深或过浅都会增大流动阻力,在来流速度9.7m/s条件下,喷嘴处于中等插入位置时总压损失系数降低6%左右;开放空间下,燃料喷嘴的位置越浅越利于火焰稳定,受限条件下这种影响被缩小,并且受限火焰的稳定工作范围明显宽于相同入口条件下的开放火焰;增大旋流器流通面积有利于降低总压损失系数、增强火焰稳定、减轻火焰筒壁面振动幅度,但不利于促进燃料和空气掺混,导致NO和CO的排放浓度都变大;在临近贫油熄火状态时,火焰筒壁面振动幅度加剧,明显高于稳定燃烧时的情况。 展开更多

关键词 旋流器文氏管 燃料喷嘴 燃烧室 总压损失系数 贫油点火极限 贫油熄火极限 流场

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贫预混火焰动力学及稳定性分析 被引量：5

17

作者 王博涵 孙潇峰 +2 位作者 姜磊 胡宏斌 聂超群 《燃气轮机技术》 2019年第3期34-40,共7页

本文在贫预混燃烧容易诱导热声不稳定产生的背景下,采用大涡模拟结合系统辨识的方法,对甲烷燃料掺氢以及不同火焰筒限制两种情况下的贫预混火焰动力学进行了相关分析。之后通过得出的火焰传递函数,采用低阶网络模型的方法对系统进行了... 本文在贫预混燃烧容易诱导热声不稳定产生的背景下,采用大涡模拟结合系统辨识的方法,对甲烷燃料掺氢以及不同火焰筒限制两种情况下的贫预混火焰动力学进行了相关分析。之后通过得出的火焰传递函数,采用低阶网络模型的方法对系统进行了稳定性分析。研究结果表明:加入氢气后,明显增大了火焰的频响,同时火焰相位差减小;在一定的频率范围内,火焰更容易捕捉到不同火焰筒限制对响应的影响;通过采用不同的火焰筒限制,可以修改系统的稳定性行为。 展开更多

关键词 系统辨识 火焰传递函数 低阶网络模型 热声不稳定

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微混喷嘴结构对氢混燃料/空气掺混均匀性的影响分析

18

作者 陈昊 杜娟 +2 位作者 王博涵 姜磊 胡宏斌 《燃气轮机技术》 2023年第1期25-31,共7页

采用数值仿真方法开展了燃气轮机燃烧室微混喷嘴中富氢燃料/空气掺混均匀性问题研究。首先分析了三种不同微混喷嘴结构的燃料浓度分布和掺混均匀性指数变化规律,发现采用燃料轴向进气、空气径向进气的燃料/空气掺混方式,能够在合理的总... 采用数值仿真方法开展了燃气轮机燃烧室微混喷嘴中富氢燃料/空气掺混均匀性问题研究。首先分析了三种不同微混喷嘴结构的燃料浓度分布和掺混均匀性指数变化规律,发现采用燃料轴向进气、空气径向进气的燃料/空气掺混方式,能够在合理的总压损失范围内,获得更好的掺混均匀性。然后分析了三种喷嘴的流场特性,不同径向位置处的轴向速度分布表明,燃料和空气的射流速度会对喷嘴内燃料/空气掺混水平造成影响,燃料径向喷入和从喷嘴中心区域轴向喷入在轴向高速射流作用下被吹向下游,不能均匀的沿径向扩散并分布到喷嘴流道内部,使燃料/空气掺混均匀性提高受限。最后分析了富氢燃料中氢含量变化对掺混均匀性的影响,研究结果表明,氢含量变化会带来燃料射流速度的改变,当燃料射流速度超出合理范围后,会导致掺混均匀性下降。研究结果为微混喷嘴燃料/空气喷注策略设计提供参考。 展开更多

关键词 燃气轮机 富氢燃料 微混燃烧器 掺混均匀性 射流速度

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基于火焰传递函数的旋流预混火焰稳定性分析 被引量：6

19

作者 杨旸 余志健 《燃气轮机技术》 2021年第1期14-20,共7页

为获得燃烧室头部几何参数对火焰形状及火焰传递函数的作用机制,并预判不同结构下燃烧不稳定发生风险。基于大涡模拟,对控制燃烧室头部形状的四个参数进行了DoE试验设计研究,并通过激励响应法从大涡模拟中辨识了火焰传递函数。结果表明... 为获得燃烧室头部几何参数对火焰形状及火焰传递函数的作用机制,并预判不同结构下燃烧不稳定发生风险。基于大涡模拟,对控制燃烧室头部形状的四个参数进行了DoE试验设计研究,并通过激励响应法从大涡模拟中辨识了火焰传递函数。结果表明,上述四个参数对A型火焰影响小,C型火焰主要受扩张角影响,B型火焰主要受扩张角与燃烧室半径相互作用影响。火焰传递函数结果表明火焰仅对低频段响应明显。工况5,7和8仅有一100 Hz以下频率带;工况9,14和15仅有一200 Hz以上频率带;其它工况响应频率带有2个以上。燃烧室设计中应规避高火焰传递函数增益的结构设计,以降低燃烧不稳定风险。 展开更多

关键词 预混燃烧室 大涡模拟 火焰传递函数 DoE试验设计 头部结构

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高压压气机末级转子叶片振动特性分析 被引量：5

20

作者 张露 卞祥德 《燃气轮机技术》 2020年第2期25-31,共7页

某高压压气机末级转子叶片曾多次发生掉角故障,目前为排除故障多采取局部削角的措施。为分析故障原因和排故后的效果,针对故障叶片和改进后的叶片进行有限元模态分析和振动特性试验,绘制坎贝尔图发现叶片在工作转速下可能会发生双扭复... 某高压压气机末级转子叶片曾多次发生掉角故障,目前为排除故障多采取局部削角的措施。为分析故障原因和排故后的效果,针对故障叶片和改进后的叶片进行有限元模态分析和振动特性试验,绘制坎贝尔图发现叶片在工作转速下可能会发生双扭复合共振,通过频率响应计算,定性分析了叶片的位移和Von-Mises应力响应变化,发现叶片削角后振幅略有增大,等效应力略有减小。结果表明,虽然削角不能使叶片避开共振区间,但是降低了振动应力水平,从而提高了叶片的抗振能力。 展开更多

关键词 压气机 叶片失效 振动分析 频响分析

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