热声不稳定的主动控制

发布时间：2017-10-31 21:02

  本文关键词：热声不稳定的主动控制

  更多相关文章： 热声不稳定 Rijke型燃烧器 主动控制 横向射流 扬声器

【摘要】：为了适应NOx排放的严格要求,现代燃气轮机大多采用贫燃预混的燃烧方式。贫燃预混能够有效降低火焰的温度峰值从而降低NOx的产生,但是也常导致“热声不稳定”这一燃烧不稳定问题。为了研究Rijke型燃烧器内自激型热声不稳定的控制方法,搭建了Rijke型燃烧器热声不稳定控制试验台架,Rijke型燃烧器采用贫燃预混的燃烧方式,分别采用氮气横向射流和扬声器进行热声不稳定主动控制。 基于横向射流进行热声不稳定的主动控制时,本文采用氮气作为射流气体进行横向射流主动控制,测量了不同射流速度和射流流量情况下Rijke型燃烧器热声振动的振幅和频率,分析了二者对控制效果的影响。试验发现横向射流是有效的Rijke型燃烧器热声不稳定控制方法,Rijke型燃烧器热声不稳定的控制效果随横向射流进气速度和横向射流进气流量的增加而线性增加,另外,当射流气体速度为24.00m/s,流量为4.52L/min时,控制效果高达98.81%,此时仅有小幅低频振动。 基于扬声器进行热声不稳定主动控制时,本文分别在热声管燃料入口管路和热声管开口端两个位置放置扬声器,输出不同频率和声压级的声波对Rijke型燃烧器热声不稳定进行开环主动控制,分析了扬声器在这两个位置处声波频率和声压级对热声不稳定控制效果的影响。试验发现在热声管燃料入口管路布置扬声器是一种有效的热声不稳定主动控制方法,扬声器发出的声波可以使热声不稳定的压力振荡有所衰减,同时也会产生新的和声波同频的压力振荡。在某些工况下,和声波同频的压力振荡幅值甚至会高于热声不稳定的压力振荡幅值。在本文试验中,当扬声器声波频率为50Hz、声压级为100dB时,控制效果最好,此时控制效果可达38.55%。布置在热声管开口端的扬声器也是一种有效的热声不稳定主动控制方法,在本文试验中,当扬声器声波频率为300Hz、声压级为115dB时,控制效果最好,.此时控制效果可达34.58%。
【关键词】：热声不稳定 Rijke型燃烧器 主动控制 横向射流 扬声器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK477
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 燃烧热声不稳定的产生机理12-15
• 1.2.1 热声不稳定现象简介12-13
• 1.2.2 热声不稳定的产生机理13-15
• 1.3 热声不稳定的主动控制15-22
• 1.3.1 热声不稳定的被动控制16
• 1.3.2 热声不稳定的主动控制16-17
• 1.3.3 热声不稳定的主动控制研究进展17-21
• 1.3.4 热声不稳定的主动控制特点21-22
• 1.4 论文主要研究内容22-24
• 第2章 试验装置及测量方法24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 热声不稳定的主动控制试验台架24-35
• 2.2.1 热声管25-27
• 2.2.2 燃料输送系统27-28
• 2.2.3 压力测量系统28-32
• 2.2.4 射流控制系统32-33
• 2.2.5 声波发生系统33-35
• 2.3 试验方法介绍35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 基于横向射流的热声不稳定主动控制研究37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 试验工况介绍37-38
• 3.3 试验数据处理方法38-40
• 3.3.1 FFT分析介绍38-39
• 3.3.2 试验数据处理方法39-40
• 3.4 变射流进气速度工况处理结果与分析40-45
• 3.4.1 变射流进气速度工况的处理结果40-42
• 3.4.2 射流速度对控制效果的影响42-45
• 3.4.3 误差说明45
• 3.5 变射流进气流量工况处理结果与分析45-49
• 3.5.1 变射流进气流量工况的处理结果45-48
• 3.5.2 射流流量对控制效果的影响48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 基于扬声器的热声不稳定主动控制研究51-74
• 4.1 引言51
• 4.2 试验工况介绍51-52
• 4.3 扬声器在黎开管入口工况的数据处理与分析52-63
• 4.3.1 扬声器在黎开管入口处工况的数据处理52-59
• 4.3.2 扬声器在黎开管入口处工况结果分析59-63
• 4.4 扬声器在黎开管开口处工况的数据处理与分析63-73
• 4.4.1 扬声器在黎开管开口处工况的数据处理63-69
• 4.4.2 扬声器在黎开管开口处工况结果分析69-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第5章 全文总结和工作展望74-76
• 5.1 本文的主要研究内容和结论74-75
• 5.2 工作展望75-76
• 参考文献76-82
• 附录：作者筒介及攻读硕士学位期间发表论文82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭志辉;李磊;张澄宇;孙晓峰;;关于热声不稳定性现象的一种控制方法[J];工程热物理学报;2008年06期

2 魏伟;唐豪杰;李东海;王京;朱民;;黎开管热声振荡的主动控制研究[J];工程热物理学报;2011年10期

3 邢双喜;房爱兵;崔玉峰;段冬霞;王昆;聂超群;;燃料供给方式对稀态预混燃烧特性的影响[J];工程热物理学报;2014年06期

4 李国能;林江;李凯;郑友取;;横向射流中心轨迹和扩展宽度[J];化工学报;2011年01期

5 焦树建;探讨21世纪上半叶我国燃气轮机发展的途径[J];燃气轮机技术;2001年01期

6 于达仁,刘金福,徐基豫;面向21世纪的燃气轮机技术的发展[J];燃气轮机技术;2001年01期

7 季俊杰;罗永浩;胡元;;燃烧振荡的驱动机理[J];燃气轮机技术;2006年03期

8 周昊;李国能;岑可法;;基于横向射流的旋流燃烧器热声不稳定控制[J];燃烧科学与技术;2010年03期

9 杨甫江;郭志辉;任立磊;;贫燃预混旋流火焰的燃烧不稳定性[J];燃烧科学与技术;2014年01期

10 马大猷;热声学的基本理论和非线性,Ⅰ热声学[J];声学学报;1999年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李国能;燃烧诱发热声不稳定特性及控制研究[D];浙江大学;2009年

，

本文编号：1123730