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貧預混旋流燃燒的回熄火邊界模擬研讨進展
发稿工夫:2020-04-20         作者:郭乔轩          滥觞:能源動力研讨中心     【字号:

  貧燃預混燃燒技術廣泛應用于燃氣輪機,但實際應用中貧燃預混燃燒會碰到負荷變化、燃料變換以及工況調節等情況,因此简单發生燃燒的不穩定現象。爲避免不穩定燃燒造成的壓力震蕩惹起燃燒室部件受損,必須維持燃燒室內持續穩定燃燒,主要的一環就是要避免回火和吹熄等不穩定現象的發生。操纵數值M手段對燃燒室穩定燃燒極限進行預測能够優化燃燒室設計以及減少試驗次數,本研讨基于計算更放慢速的穩態模擬展開,計算結果也可爲後續瞬態計算縮小計算範圍。 

  爲了預測吹熄和回火極限,采纳部门預混燃燒模型對自然氣旋流預混燃燒器開展計算流體力學模擬,並分析結構參數對回熄火邊界的影響。采纳穩態數值M與逐步迫近法,改變燃料進口當量比與質量流量達到回、熄火,以溫度和組别离布判斷回熄火發生,與文獻中的實驗數據進行對比驗證,確定FGM+RSM模型作爲合適的回熄火邊界模擬办法。分析了回火和吹熄前後旋流器出口截面Da准則數的變化情況,結果表明不同氣速條件下回火臨界點的1/Da以及吹熄臨界點的Da和混淆分數有一定的關系,如圖1所示,基于此關系可預測其他操纵條件下回火、吹熄臨界點,爲實驗操纵和後續瞬態計算供给标的目标。 

  將模擬办法應用于幾何旋流數不變,改變旋流器進口長寬結構的燃燒器回熄火邊界分析並對組內别的燃燒器的回熄火邊界進行模擬,部门結果如圖2所示,得到旋流器結構參數變化對回熄火邊界的影響。發現結構參數對于回火和吹熄邊界的影響幅度不同,結果體現了穩態數值M的優勢,可快速確定自然氣回熄火邊界,並且能够獲得流場以及組分大致散布。 

   

   圖1 不同轴向入口速率下的回火(左)和吹熄(右)模仿历程中Da准则数随混淆分数变革关连   

 

  2 不同旋流器進口結構參數時回火(左)和吹熄(右)邊界 

 
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