蜡烛振荡燃烧与相互耦合的研究

当几支蜡烛相互靠近时,由于烛火附近空气流动的状态发生变化,产生涡旋,火焰产生周期性振荡.2组振荡器由接近逐渐远离,随着距离的增大,逐步产生同相振荡、反相振荡和振幅死亡.通过纹影装置直接验证了涡旋是振荡器火焰产生振荡的原因,通过遍历蜡烛火焰二值图的方式得到了火焰面积与时间的图像,对其进行快速傅里叶变换后得到振荡器的振荡频率,并以此研究振荡器的振荡情况与距离的关系.

航空发动机振荡燃烧文献研究

目的 旨在分析航空发动机振荡燃烧研究情况。方法 以EI数据库为文献源,采用科学计量法和文献综述法对国外航空发动机振荡燃烧相关文献的知识单元进行统计分析。结果 通过发文量分析研究进展;通过作者和机构分析得出核心作者和核心机构,确定领域内研究中坚力量;通过自由词分析得出高频自由词,确定领域内研究热点方向。结合上述统计结果,对核心文献进行分析,管窥振荡燃烧领域的研究热点。结论 参照国外研究成果,为我国航空发动机研制提供借鉴和参考。

钝头体激波诱导振荡燃烧现象的数值模拟

采用一种改进的化学非平衡流解耦方法对轴对称Euler反应流方程解耦处理,对流项采用五阶WENO格式离散,化学反应源项的刚性采用简化的隐式方法处理,时间步进采用二阶精度的Runge-Kutta方法,对H_2/Air预混气在来流Ma=4.48和Ma=4.79时的激波诱导振荡燃烧现象进行了数值研究.对比分析了网格尺度的影响,发现计算结果对法向网格尺度比较敏感,流向网格密度的变化对结果影响不大;Ma=4.48时,采用敏感性分析方法对各反应模型进行了对比分析,J和B-W模型在实验所处的温度和压力范围内能够比较准确的预测诱导时间,所得的振荡频率与实验结果相符,所揭示的振荡机理与McVey和Toong振荡机理吻合,而JM模型预测的诱导时间偏长,其振荡频率低于实验观测值;Ma=4.79时,J模型所得的振荡频率与实验值吻合,而B-W模型释热时间短,且对流场波动比较敏感,流场扰动引起了瞬时局部爆震现象,破坏了振荡的规律性;五阶WENO空间离散格式的应用使计算结果精度较好.

反应NH_4ClO_4+Mg+K_2Cr_2O_7的非线性化学动力学 Ⅰ.固相振荡燃烧的实验现象

在外界环境条件恒定的情况下,反应体系NH_4ClO_4+Mg+K_2Cr_2O_7的燃烧过程是不均匀的,燃烧和光强呈周期性的强弱变化,给出了典型的化学振荡现象.本文介绍了NH_4ClO_4+Mg+K_2Cr_2O_7体系的固相振荡燃烧配方,对新配方进行了实验,研究了这个体系的固相振荡燃烧现象的非线性特性,分析了固相化学振荡的非线性化学反应动力学机理.

振荡燃烧火焰图像处理

应用图像FFT、本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)3种方法,对在振荡燃烧环境下的火焰图像进行分解,得到火焰脉动幅值、主频以及初始相位.其中通过图像FFT方法分析图像中每一个像素灰度值时间序列,对其进行傅里叶变换,然后得到整体火焰的振荡特性.而POD和DMD方法将每一张火焰图像视为一个样本数据,以向量的形式表达,通过线性代数和矩阵分析等理论对样本数据进行分解.DMD和图像FFT两种方法得到的火焰脉动幅值和主频基本一致,可以得到单一频率(基频和各谐频)脉动特征,而POD方法无法将各种振荡频率对应的脉动结构进行分离,得到总的脉动结构.结果表明上述3种方法均可以捕捉振荡燃烧环境下火焰的主要脉动特征.

底排装置低频振荡燃烧和永久熄灭

为了研究高速降压对底排装置工作稳定性的影响,采用模拟实验装置和高速录像系统,对复合底排药剂(AP/HTPB)瞬态降压下的燃烧行为进行了系统研究。实验表明:复合底排药剂在瞬态扰动下的燃烧行为分为:二次点火复燃、振荡燃烧和永久熄灭3种情况。决定这些行为特性的核心因素是降压前的初始压力和降压速率。应用非稳态燃烧理论,推导了底排瞬变燃烧条件下燃气流动特征时间计算公式。

烟火剂中的振荡燃烧现象

对具有振荡燃烧现象的体系进行了实验研究和反应机理分析;对振荡燃烧现象进行了观察和记录。

HAP三组元燃料旋转燃烧室振荡燃烧外部激励研究

研究了HAP三组元燃料的旋转燃烧室热分解过程中的振荡燃烧激励问题。根据燃烧机理,探讨了影响振荡燃烧的因素和稳定燃烧的条件,从系统的角度分别对三组元的比例变化和流量的变化两个方面进行了分析讨论,指出了引起燃烧室压力波动的原因是三组元的比例变化和系统振荡耦合。根据分析结果改进了实验系统中的有关关键部件。后续热分解试验消除了振荡燃烧现象,证明了分析的正确性。所提供的理论分析方法、分析结论和试验改进方案可以直接应用于产品设计和试验。

振荡燃烧过程的同步测量方法

振动燃烧是由非稳定燃烧放热和压力脉动互相耦合产生的系统振荡过程。振荡燃烧的研究方法之一是对自激振荡燃烧相互耦合过程进行研究,得到系统的闭环特性。另外还可以对燃烧系统施加特定的扰动以得到燃烧系统的开环特性。为了研究振荡燃烧的动态过程,需要实现不同物理量的同步测量。相同步方法能够实现压力脉动与燃烧放热率脉动的同步测量,确定二者间的周期变化关系。通过对两个不同振荡类型的实验台进行相同步测量,分析振荡燃烧过程中压力脉动与放热率脉动的相位关系,并讨论了相同步方法的误差,提出了不同实现方案。这些结果将有助于我们提高火焰测量的相同步技术的准确性。

低频振荡燃烧研究综述

总结了影响涡扇发动机加力燃烧室和冲压发动机燃烧室的结构及运转因素，综述了有关振荡燃烧机理研究的一些结果以及几项很有意义的主动控制技术。结论是，目前国内外所进行的低频振荡燃烧的机理、预测及控制工作，尚处于探索阶段。

反应NH_4ClO_4+Mg+K_2Cr_2O_7的非线性化学动力学——Ⅱ.固相振荡燃烧的化学模型

建立了NH_4CLO_4+Mg+K_2Cr_2O_7固相振荡燃烧体系的非吸热三变量立方自催化化学模型,应用非线性数学分析方法,研究了固相振荡燃烧的非线性化学动力学机理,并对此进行了数值模拟,结果反映了这一振荡燃烧体系所具有的非线性化学动力学特性.

振荡燃烧过程的计算和诊断

振荡燃烧现象是在发展洁净,高效和安全动力推进系统经常会遇到的问题。本文综述了作者近些年在针对油雾振荡燃烧方面的研究工作。通过把CFD和稳定性分析结合起来,发展了预测和诊断振荡燃烧的非稳定性及其振荡频率的新方法。运用这一方法,求解系统稳态方程和线性扰动方程可得到流场的动态信息和其稳定模态,将为深入认识振荡燃烧机理和开发控制方法提供指导。

固相振荡燃烧模型的非线性化学动力学分析

本文建立了Ｃ６Ｈ１２Ｎ６＋ＫＣｌＯ４＋Ｍｇ＋ＳｒＳＯ４固相振荡燃烧体系的非吸热三变量立方自催化化学模型，应用非线性数学分析方法，研究了固相振荡的化学动力学机理，并对此进行了数值模拟，结果反映了这一振荡燃烧体系所具有的非线性化学动力学特性。

亥姆霍兹共振器抑制振荡燃烧理论分析

燃烧室是燃气轮机的核心部件之一,其中的燃烧过程的关键技术之一是如何避免和抑制振荡燃烧现象。本文简要阐述了发生振荡燃烧的机理以及亥姆霍兹共振器抑制振荡燃烧的声学分析,并且通过线性分析与CFD计算相结合的研究方法对燃烧系统的燃烧稳定性进行计算;同时分析了共振器共振频率和安装位置对燃烧稳定性的影响,得出在不同因素影响下,系统的稳定性和模态。这些分析有助于我们在设计和运行燃烧系统时,实现燃烧系统的安全、高效和清洁运行。

RLPG振荡燃烧简化模型及数值模拟

以再生式液体发射药火炮(RLPG)为工程背景,建立了RLPG振荡燃烧简化模型.假设液体发射药喷入燃烧室后形成一定比例的球形液滴和块状液面,且块状液面的燃烧具有一定的随机性.液滴与液面均按指数燃速规律释放能量.数值求解RLPG内弹道方程组,得到的p t曲线较好地模拟出23 mm RLPG燃烧室和贮液室的压力振荡现象.

无喷管火箭发动机低频振荡燃烧理论分析

从理论上分析了无喷管火箭发动机在压力下降时产生的自激低频振荡燃烧。考虑相对推进剂压力变化的燃速响应函数与由发动机质量守恒引起的时间滞后因素的耦合 ,利用L 振荡理论明确了振荡产生的条件。利用该条件通过无喷管火箭发动机燃烧实验又可求出推进剂固有的响应函数 ,而且可以推定表面反应活化能等推进剂燃烧特征量。另外利用提出的分析方法还可以预测发动机内燃速偏离正常特性时 ,特征量会产生很大误差。

LPP燃烧室振荡燃烧特性、火焰结构和NO_(x)排放的实验研究

利用动态压力传感器、平面激光诱导荧光(Planer Laser Induced Fluorescence,PLIF)测量系统和气体分析仪针对不同入口气流旋流数和空气含湿量条件下,贫预混预蒸发(Lean Premixed Prevaporized,LPP)燃烧室中振荡燃烧特性、火焰结构变化规律和NO_(x)排放特性开展了实验研究。研究表明:在一定条件下,随着燃烧室入口气流旋流数增加,激励出振荡燃烧的当量比区域扩大,所激励的振荡燃烧强度不断增加,但振荡燃烧的主频则不断下降,火焰变得更加紧凑且不断向燃烧室中心和上游壁面发展;随着燃烧室入口空气含湿量的增加,振荡燃烧强度会下降甚至消失,振荡燃烧的主频增加,火焰结构由振荡燃烧时的平整型火焰向稳定燃烧时的V型火焰转变,火焰的位置也向燃烧室侧壁面和下游方向移动;LPP燃烧室中NO_(x)排放会随着燃烧室入口空气含湿量和入口气流旋流数的增加而下降。

斜坡限制域对脱体火焰宏观形状和燃烧振荡影响实验研究

燃烧振荡是贫油预混火焰中广泛存在的非定常过程,是燃烧室设计中必须避免的。其中,脱体火焰对降低氮氧化物排放有优势,但其燃烧振荡往往更加严重。本文在中心分级燃烧器中,通过实验方法研究了斜坡限制域对脱体火焰燃烧振荡的被动控制效果。本文通过单反相机和高速摄像获取了火焰平均结构和瞬态图像,并通过相平均图像和本征正交分解研究了火焰动态演变过程。结果表明,当台阶高度为0 mm时,不同斜坡张角的斜坡限制域均能对燃烧振荡起到非常显著的抑制效果。而在30°斜坡张角的斜坡限制域中,随着台阶高度的增加,抑制效果变差,但振幅相较突扩限制域发生了明显的降低。

基于预训练模型的中心分级燃烧室燃烧振荡 预报方法

为促进实现燃气轮机燃烧室中的燃烧振荡预报,提出一种结合预训练和迁移学习的研究思路。在预训练阶段,开展短火焰筒和长火焰筒下两类火焰图像的对比学习以完成编码器的自监督预训练。在迁移阶段,除了对特征编码构建线性分类器的直接迁移,本文还提出将工况参数作为先验条件的贝叶斯迁移学习。结果表明,在两种迁移学习方式下预训练模型相比传统监督学习模型具有4.6%左右的性能提升。同时基于贝叶斯推断的迁移学习相比直接迁移鲁棒性更好。通过主成分分析和分层聚类,验证预训练模型能够提取火焰图像更为通用的热声特征。

自适应湍流耦合建表燃烧模型的振荡燃烧数值模拟

航空发动机及燃气轮机等动力装备燃烧室广泛采用的贫燃燃烧方式经常遇到破坏性的非定常热声耦合振荡燃烧问题。非定常振荡燃烧数值预测是一个长期的研究热点和难题。发展了针对振荡燃烧的耦合直接求解数值模拟方法,包括优化的动态模型参数的高精度自适应湍流模型(SATES),耦合可压缩的详细化学反应建表FGM燃烧模型。选取的3种湍流燃烧模型包括有限速率模型(W1)及火焰面密度封闭方法中的Zimont(W2)和Fureby(W3)2种褶皱因子模型。针对经典的LIMOUSINE燃烧室多个部分预混振荡燃烧工况开展了数值研究,发现自适应湍流模拟框架下的3种燃烧模型均准确预测到了振荡燃烧的振荡频率,与试验相比,误差<6.4%;对于振荡燃烧压力脉动振幅的预测结果,有限速率模型(W1)和Zimont(W2)模型结果显著大于试验值,误差>380%;Fureby(W3)模型结果与试验值吻合较好,误差<17.9%。表明振荡燃烧的数值预测对不同的湍流及湍流燃烧模型具有较高的敏感性。不同的工况结果表明,振荡燃烧存在完全振荡模态和过渡模态,完全振荡模态中数值预测的特征主频在燃烧室上下游多个位置趋于一致;过渡振荡模态中上下游不同位置预测的特征主频存在双峰,即双频模式。本文发展的数值模拟方法对振荡燃烧的预测具有较高的计算精度和可靠性。