基于声学模态分析的燃气锅炉热声振荡研究

摘要

针对某350 kW燃气工业锅炉出现的压力振荡现象开展了实验与模拟研究.实验研究了不同过量空气系数条件下锅炉炉膛的压力波动特征,结果表明:炉膛内压力波动表现出低频振荡特征,过量空气系数范围为1.19～1.59时,炉膛压力振荡峰值频率为25.6～24.3 Hz;结合CFD燃烧过程数值模拟和声学模拟,计算了实验工况条件下锅炉系统空腔的声学模态,计算中考虑了锅炉系统空腔的温度分布对声学模态的影响,计算得到二阶声学模态频率范围为24.2～27.5 Hz,与实验得到的炉膛的压力波动峰值频率区间一致,且锅炉尾部换热器和排烟管道对锅炉系统空腔声学模态有较大影响,说明CFD方法结合空腔的声学模态分析可用于预测热声耦合的特征频率.