旋流预混火焰热声振荡发生规律与控制

摘要

贫燃预混（LPC）燃烧技术能够显著的降低有害氮氧化物的排放，但是受到燃烧不稳定性的限制，其主要表现为热声振荡。热声振荡现象有很强的危害性，除了产生噪音外，还会使火焰失稳、熄火，甚至影响燃烧设备的安全运行。本文利用实验的方法对旋流预混火焰发生热声振荡的规律以及控制方法进行了系统的研究。
　　首先，利用SQlabⅡ振动噪声分析仪对燃烧室和预混室内反应流、非反应流的声压振荡进行了测量，发现预混室和燃烧室的声学结构类似于多节共鸣器，具有一定的滤波功能。非反应流主要表现为封闭空气柱的自激振荡和开口空腔谐振，当量比、热负荷、燃烧室长度等对燃烧室内反应流声压振荡的特征频率和幅值具有显著的影响。反应流则表现为强烈的非线性声学特性，具有典型的分谐频振现象，在3/2f、2f、5/2f下出现较高幅度的压力振荡。火焰热声耦合的发生条件是火焰热释放与燃烧室内的压力波之间的强烈耦合，而不是与任意频率下的压力振荡发生耦合。
　　其次，通过实验的方法对稀氧部分预混/富氧补燃过程（ODPP/OESC）进行火焰稳定性、污染物的排放等实验分析，并与LPC、LPPC进行了对比，可以发现ODPP/OESC技术利用稀氧进行部分预混可有效控制火焰温度、提高火焰的稳定性，利用富氧进行补燃可降低CO的生成；通过调整整体当量比与部分预混化学当量比、稀氧氧浓度、部分预混气流场与其外围流场之间的匹配关系可以很好的控制污染物的排放，实现高效清洁燃烧过程，同时也可提高火焰的动力学稳定性。
　　最后，为了探索贫燃预混预蒸发（LPP）燃烧不稳定性的发生机理，设计了实验装置。

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第一章 绪论

§1-1 课题的研究背景和意义

§1-2 燃烧不稳定性概述

§1-3 国内外研究现状

§1-4 本文主要研究内容

第二章 贫燃预混实验系统介绍

§2-1 引言

§2-2 实验系统

§2-3 实验装置及诊断设备

§2-4 本章小结

第三章 非反应流、反应流的声频谱分析

§3-1 引言

§3-2 声学的基本知识

§3-3 冷态非反应流声频分析

§3-4 反应流声频谱分析

§3-5 本章小结

第四章 稀氧部分预混/富氧补燃过程（ODPP/OESC）对火焰稳定性的影响

§4-1 引言

§4-2 ODPP/OESC燃烧技术原理

§4-3 ODPP/OESC实验系统

§4-4 ODPP/OESC实验结果及分析

§4-5 本章小结

第五章 贫燃预混预蒸发实验装置的设计

§5-1 引言

§5-2 液体雾化、蒸发理论

§5-3 实验系统及装置的设计

§5-4 本章小结

第六章 结论

§6-1 本文的主要结论

§6-2 不足及工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果