面向燃烧振荡的参数化建模和主动控制技术研究

发布时间：2020-04-12 23:05

【摘要】：为了降低氮氧化合物排放和获得较高的燃烧效率,现代航空发动机燃烧室越来越多地采用燃料与空气预混贫油燃烧方式。然而预混贫油燃烧更易产生振荡现象,并伴随着放热量和压力的大幅波动,使燃烧性能下降并降低燃烧室的使用寿命。本文针对燃烧室燃烧振荡问题,开展燃烧室一维参数化模型的构建,并进行相关的主动控制算法研究。(1)燃烧室燃烧振荡建模。为了简化建模过程,本文针对一维环形燃烧室建模。为了研究燃烧室内声波和燃料热释放间的耦合关系,首先通过三大守恒方程确立燃料在燃烧室内点火前后速度、温度、压力等平均热力学参数间的关系,随后通过火焰模型表示燃气热释放率与燃气速度间的关系,最后结合边界条件构建完整的燃烧室热声耦合动力学模型。(2)对燃烧室燃烧模型进行频域和时域的分析。频域分析研究燃烧振荡主模态和其他模态下的振荡频率,以及振荡频率在不同的燃气扰动速度下的变化规律。时域分析研究燃气速度和压力随时间变化的规律,以及在非线性燃烧状态下燃气速度和压力振荡的饱和特性。最后分析燃烧室几何参数、进口气流参数以及边界条件对振荡模态的影响。(3)燃烧室燃烧振荡主动控制算法研究。构建相位延迟控制器和H无穷回路成形控制器。两种控制器都通过热释放率的反馈,以扬声器为执行器控制燃烧室的燃烧振荡,拥有较好的振荡抑制效果,且H无穷控制器适用于更宽泛的工况条件。(4)进行燃烧振荡及其主动控制试验,验证燃烧室模型和控制器的有效性。该燃烧试验平台以丙烷作为燃料,能够达到贫油燃烧的工况并激励出燃烧振荡现象,在主动燃烧控制试验中取得了良好的效果,以扬声器为执行机构可抑制振荡幅度24.6dB。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V231.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张国政;三模态热管式喷气发动机——新型的航天飞机主发动机[J];推进技术;1988年01期

2 谷岩;旋转对轴对称突扩流的影响[J];推进技术;1989年01期

3 (立阝)新宇;;侧边突扩固体燃料冲压发动机燃烧室试验研究[J];飞航导弹;1989年07期

4 赵国瑞;NASA燃烧室试验设备简介[J];航空发动机;1998年03期

5 彭成一;涡轮喷气发动机单管燃烧室试验[J];南京航空航天大学学报;1957年02期

6 张毫;孙永飞;熊进星;;航空发动机燃烧室试验通用测试系统设计与应用[J];航空发动机;2019年04期

7 吉桂明;;燃气轮机的燃烧室试验站[J];热能动力工程;2010年05期

8 梁培培;孙中伟;王辉;;燃气轮机烟气采集系统的分析及性能研究[J];现代制造技术与装备;2018年11期

9 胡明华,郭建设;微机在航空发动机燃烧室试验中的应用[J];测控技术;1993年01期

10 Bj銉rn sj銉blom;于强;;全尺寸液体冲压发动机燃烧室试验[J];飞航导弹;1990年01期

相关会议论文 前5条

1 邬俊;王利;徐艳冰;宋阁;阎畅;;某型燃烧室高空点火故障分析及试验研究[A];第八届中国航空学会青年科技论坛论文集[C];2018年

2 张振奎;钟华贵;杨灵;冯大强;;多点喷射模型燃烧室试验研究[A];探索 创新 交流——第三届中国航空学会青年科技论坛文集（第三集）[C];2008年

3 李春光;吴达章;王健;;整体式液体冲压发动机带头部稳定器燃烧室试验研究[A];中国宇航学会2005年固体火箭推进第22届年会论文集（发动机分册）[C];2005年

4 万田;顾洪斌;陈立红;张新宇;;污染空气效应对乙烯燃料超燃冲压发动机燃烧室流场影响的数值评估[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年

5 毛茂华;黄春峰;石小江;;先进航空发动机燃烧室试验温度激光测量技术[A];2010航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

相关硕士学位论文 前2条

1 万家欢;面向燃烧振荡的参数化建模和主动控制技术研究[D];南京航空航天大学;2019年

2 李文杰;贫油直接喷射燃烧室燃烧性能研究[D];南京航空航天大学;2017年

，

本文编号：2625281