燃烧室

摘要： 为提高航改燃机燃烧室可靠性及使用安全性,在设计阶段对某型中等功率航改燃气轮机燃烧室进行故障模式、影响及危害性分析(FMECA)。根据燃烧室结构组成,建立硬件层次及可靠性逻辑框图。针对燃烧室机匣、火焰筒、燃油总管、燃油喷嘴、导流罩等零部件进行故障模式分析,指出可能发生故障的原因及其影响,并有针对性地提出改进措施。根据各零部件发生故障的概率及严重程度建立危害性矩阵,找出系统的薄弱环节,得到FMECA表。结果表明:火焰筒壁面掉块及燃油总管焊缝开裂是影响燃烧室性能及使用安全性的主要因素,应采取相应措施降低其发生概率及严重程度,同时指出对于发生概率及严重程度较低的故障可以适当降低其设计成本。运用FMECA表客观地找出系统薄弱环节,为后续燃烧室维护及测试提供参考。

摘要： 大型空气加热器易发生燃烧不稳定现象,造成加热器不能按预想状态工作,甚至失效。由于难以通过试验获得加热器燃烧室内部的精确参数,因此数值仿真是预测燃烧不稳定性的重要手段。通过对燃烧室内部燃烧-声学解耦的方式,分别计算火焰对声学扰动的响应和声学系统在热源扰动下的响应,将声学扰动下的燃烧响应表征为火焰传递函数,最终可获得燃烧室的不稳定模态频率并对其是否发生不稳定燃烧进行预测。结果表明:某型空气加热器的模态频率为1 389.9 Hz,且在声学模态上是稳定的;预测结果与试验结果符合较好,证明该方法具备良好的预测能力。

摘要： 为了让学生深入认识斯特林发动机燃烧室的组成结构及天然气在燃烧室内的燃烧现象,研制了斯特林机用20 kW燃烧室实验装置,直观展示了斯特林燃烧室的工作过程。实验结果表明,当进水温度控制在14°C左右时,甲烷的完全燃烧热可达到20.1kW,加热头能量利用率达到50%以上。所设计的燃烧室的热性能达到了设计目标,可用于天然气加热斯特林发动机,产生3~5 kWe电力。

摘要： 采用粒子图像测速仪(PIV)测量了燃烧室头部回流区的流场,获得了不同位置的速度分布关系,开展了2种型号燃烧室的点火试验,对比了点火性能的优劣。研究表明:燃烧室点火电嘴生成的初始火核必须穿越头部回流区的边界,进入回流区内部,才能实现成功点火,燃烧室头部回流区相互独立和饱满,有利于提高点火性能。燃烧室点火的最佳位置位于头部回流区低压中心的正上方。

摘要： 针对转子发动机缸内燃料燃烧效果不佳的问题,以一款预混式汽油转子发动机作为研究对象,采用计算流体力学的方法,建立转子发动机缸内流动与燃烧的三维数值仿真模型,并利用试验结果进行了对比验证。在此基础上,选取敞口式、直口式和缩口式3种不同类型的燃烧室凹坑,研究了燃烧室凹坑形状对缸内压力、温度、火焰传播及NO生成的影响。结果表明:在一定工况下,燃烧室凹坑形状对缸内燃料的燃烧过程有明显影响。其中,缩口式凹坑缩口处附近燃料不易被点燃,缸内燃料燃烧效果最差;敞口式可以更好地组织缸内的混合气流动,燃烧过程中利用了燃烧室内部较快的气体流速和高速流区对火焰的加速作用,燃料燃烧过程中火焰传播速度快,压力升高率大,进而增大了缸内整体燃烧速率;敞口式比直口式缸内最高燃烧压力提高6.8%,燃油消耗速率提高10.8%,NO质量分数仍在0.5%左右。

摘要： 为研究重型燃气轮机燃烧室NO_(x)排放预估问题,以M701型重型燃气轮机的燃烧室为研究对象,基于预混燃烧与柔和燃烧两种燃烧模型,应用数值模拟的方法研究燃烧室内的温度分布情况,采用优化分析的方法研究一次风量、二次风量、一次风温及二次风温对NO_(x)排放的影响。将两种燃烧模型的数值优化结果进行对比分析,结果表明:在燃料相同的情况下,采用柔和燃烧模型(适当提高一次风温)可以有效减少NO_(x)排放。

摘要： 为了研究以天然气为燃料的干式低排放(DLE)贫预混(LP)燃烧室改用氢燃料时的性能变化和掺氢极限,满足低碳排放燃机安全可靠运行的要求,以某F级发电用重型燃气轮机燃烧室为研究对象,数值研究了天然气/氢气混合燃料不同掺氢比(H_(2)体积分数0~100%共6种工况)对燃烧室燃烧和排放性能的影响,分析了燃烧室可能出现的问题。研究表明,燃用天然气的LP燃烧室在改用氢燃料时,存在着回火的巨大风险,在掺氢比达40%时回火导致的燃烧器喷口高温区域明显,在更高的掺氢比下存在烧毁的可能,且高氢条件下回火发生且向上游传播,为机组运行带来巨大的安全问题。中心以扩散方式工作的值班燃烧器不存在回火风险。产物中CO和CO_(2)的含量随掺氢比的增加而降低,H_(2)O含量增加;NO_(x)的排放量随氢含量的增加呈现增加的趋势,但增幅并不显著。

摘要： 选定正癸烷作为RP-3航空煤油单组分替代燃料,结合采用基于误差传播的直接关系图法、基于CSP重要性指标的方法和基于CSP理论的准稳态方法对75个物种、373步基元反应的详细机理进行了简化,得到了一个包含38个物种、34步反应的简化机理。通过对比三种机理的燃烧模拟计算结果和实验结果发现,简化机理、骨架机理和详细机理的计算结果吻合较好,简化机理能在较宽参数范围内描述正癸烷的燃烧特性,有效地降低了航空发动机燃烧室内湍流燃烧数值模拟的计算成本。

摘要： 贫油预混燃烧室出口的强旋流和温度不均匀特征向下游迁移,直接影响了下游涡轮静叶栅端壁的气动性能,进而改变了气膜冷却端壁的传热冷却特性。设计了具有典型速度和温度出口特征的燃烧室,与实验数据对比,验证了设计的燃烧室出口具有典型的旋流和温度分布特征。采用数值求解三维雷诺平均N-S方程和剪切应力传输湍流模型SST k-ω研究了燃烧室出口旋流对静叶栅端壁流动型态和传热冷却特性的影响。对比分析了燃烧室出口旋流核心与静叶栅沿栅距5个相对位置时气膜冷却端壁的流场型态和传热冷却特性。研究表明:当燃烧室出口旋流中心正对静叶片1时,马蹄涡压力面分支横向迁移被削弱造成滞止点向下游移动,端壁传热恶化,第3排气膜冷却射流被带离端壁,绝热气膜有效度降低;旋流中心正对静叶片2时,马蹄涡压力面分支裹挟第2排气膜冷却射流冲击吸力面,二次冷却效果提升的同时端壁面平均气膜有效度提高,最大值为0.148,无量纲面平均热通量减小了0.0555。该研究揭示了燃烧室出口旋流对下游静叶栅端壁流场型态和传热冷却特性的影响机制,为端壁气膜冷却布局设计提供了一定的参考。

摘要： 为解决铁合金煤气用于内燃机发电时易引起发动机进气管回火问题,开发LY1200铁合金煤气发电机组。通过理论分析与试验等方法确定其关键技术为:采用空气与燃气分路增压进气方式及缩口燃烧室,最佳压缩比为12.0,凸轮轴采用滚轮挺柱型负曲率半径型线并优化配气相位,控制系统增加燃气组分与供气压力前馈控制回路。对LY1200铁合金煤气发电机组进行性能试验、可靠性试验和试运行。结果表明:该发电机组的升功率、热耗率、电效率、机油消耗率在国内燃气发动机中处于先进水平,且性能稳定,经济效益显著。

摘要： 为了解燃烧室进口突扩台阶位置对燃烧室出口温度场影响,采用数值模拟方法研究了进口通道上四种不同轴向位置突扩台阶对燃烧室出口温度场影响.计算结果表明:进口通道台阶后移使得火焰筒头部进气量增加(约0.5％),掺混孔进气量减少(约1.3％);高温区偏向火焰筒内环一侧及内环掺混气量相比外环掺混气量随进口通道台阶位置后移下降更多是导致燃烧室出口温度分布指标OTDF、RTDF变差的原因;方案2的OTDF、RTDF及压损分别为0.16、0.088、3.28％是四种方案中最优方案.

摘要： 为了研究不同主燃孔布局对燃烧室流场和燃烧室出口温度场的影响,对不同主然孔布局的单头部燃烧室进行了数值模拟,获得了不同主燃孔布局的燃烧室流场和出口温度场.在本文研究范围内,得到研究结论为:内外环主燃孔正对时,主燃区内外侧回流区大小一致,燃烧控制的较好,燃烧室出口温度分布更为均匀;主燃孔孔径对主燃区流场的影响较内外环主燃孔相对位置小;主燃孔对出口温度场的高温点位置影响较掺混孔小.

摘要： 利用三维数值仿真方法研究了不同燃烧室形状对微引燃双燃料发动机缸内燃烧与排放特性的影响.在保证压缩比不变情况下,通过改变活塞上燃烧室的喉口半径R、深度D、凸台高度H和倾斜角度α,新设计了浴盆形、深坑ω形、缩口ω形以及敞口浅ω形4种不同形状的燃烧室,径深比R/D分别为:3.9、3.6、4.3、6.4.结果表明:适当缩小径深比R/D,能够提高缸内平均湍动能,加快燃烧速度;合理的改变凸台高度和倾斜角度,能促进压缩上止点附近缸内滚流的形成,改善燃烧质量;发动机采用深坑ω形燃烧室能获得较好的动力性和经济性,NOx排放明显降低.

摘要： 为应对市场需求,在某小排量发动机平台上开发了天然气增压发动机.在耐久开发过程中,该发动机出现严重的性能衰减.通过对性能衰减的研究,确定了燃烧室沉积物是导致该天然气增压发动机性能衰减的主要原因.通过对沉积物成分及其消除手段的研究,确定了控制机油中硫酸盐灰分及相关元素的含量为有效的解决手段.

摘要： 为了提升固体火箭超燃冲压发动机的性能,必须实现燃烧室的高效组织燃烧.本文采用数值模拟的计算方法,定量分析了试验研究过程中所引入的扰流楔块的角度以及位置变化对于固体火箭超燃冲压发动机燃烧室内混合释热特性的影响,其目的是为后续发动机的设计确定最佳的扰流楔块角度以及位置参数.结果表明:在15-45°的范围内,随着扰流楔块角度的增大,发动机燃烧室的总体性能先升高再降低,在该角度范围内存在一个最佳的扰流楔块角度,其最佳点在30°附近取值;在距离燃烧室入口4d-6d的范围内,随着扰流楔块位置的后移,发动机燃烧室的总体性能呈上升趋势.

摘要： 固体火箭发动机经过几十年的发展，在各类战术和战略导弹、运载火箭中都得到了广泛的应用。在固体发动机整个寿命周期中，会受到热循环、冲击、振动、过载等一系列的复杂载荷，有可能导致药柱及粘接界面结构发生破坏，进而影响其工作的可靠性。机载导弹在高空低温环境下进行多次连续挂机巡航,在每次挂飞间不回温或回温时间较短的情况下,固体发动机有可能达到极低温度.在现有HTPB推进剂体系下,低温环境有可能导致高装填燃烧室药柱在发动机工作时发生结构破坏,进而导致发动机工作失利.在一定挂机巡航时间及次数要求下,对每次巡航结束后的发动机进行回温,是保证药柱结构完整性的有效方法.针对机载固体导弹发动机的低温环境适应性问题,以某发动机燃烧室为例,利用Ansys有限元软件计算分析了导弹多次挂机巡航过程中的药柱温度场,研究了高空环境温度、挂机巡航时长、药柱初始温度以及机库回温温度等对燃烧室温度场的影响.结果表明,高空温度越低,巡航时间越长,巡航后药柱温度越低,为保证下一次发动机能够正常工作所需的回温时间越长;发动机初始温度仅对前几次挂飞后的药柱温度场有影响,一定次数后不同初温的药柱温度趋于一致;提高机库回温温度或增加回温时长,可有效提高多次循环后药柱温度;多次巡航与回温后,药柱温度趋于稳定,高空巡航降温过程与机库回温基本达到动态平衡.仿真分析结果对后续相应条件下推进剂力学性能测试方案的制定、发动机高空低温多次巡航复杂剖面下的适应性研究以及机载发动机使用规范的制定均具有实际参考意义.

摘要： 随着焦炉炉龄的增加,炉体衰老,焦炉炭化室炉墙损坏,致使荒煤气窜漏,导致烟气中SO2浓度超标,给公司带来了环保压力.为解决公司环保方面的燃眉之急,同时修复破损的炭化室,延长焦炉的寿命,对各厂焦炉炭化室空压密封技术的实践进行消化吸收,并在鞍钢股份炼焦总厂二炼焦车间焦炉上进行了初步应用.炭化室修复后,冒火冒烟等窜漏现象立即消失.为准确评价炭化室热修技术的应用效果,对修复后的炭化室两侧的燃烧室烟气成分进行了测定,烟气中SO2浓度均明显下降且在排放标准之内.在炭化室修复的1个月以及3个月后,两次对该炭化室两侧的燃烧室烟气成分进行测定.1个月后并未发生窜漏,3个月后其中一个燃烧室烟气中SO2浓度超标,说明焦炉炭化室密封技术在一段时间内应用效果良好,硅质密封料能与炭化室硅砖良好地结合,并有一定的耐用性,值得在全厂乃至全行业推广.

摘要： 为提高燃烧室高空高原点火性能,设计出一种合理的头部回流区,采用CFD数值计算,研究不同导流板与涡流器相对位置对火焰筒冷态流场的影响.研究结果表明,随着导流板与涡流器轴向位置D的增大,头部涡流器沿导流板出流锥角逐渐变小,导流板与内外环间隙速度减小;在相同D下,导流板之间密封时火焰筒内外环与导流板之间速度比导流板之间未密封时大,射流距离更远,头部两回流涡轴向长度更大,两回流涡距离壁面更远、涡间距离更小;导流板之间密封时内外环回流涡比未密封时形状大、长度更狭长,整个头部回流区域更大、稳定性更强,这种流场有助于稳定燃烧和火焰联焰;导流板之间密封时两回流涡之间速度比未密封时大,随着D的增大这种影响越来越小.

摘要： 缸内传热制约着柴油机高强化发展,如何合理控制柴油机缸内传热是高强化发展下的关键,从传热形式着手,利用柴油机燃烧室部件表面改性控制柴油机缸内辐射传热将是一种最佳方式,微纳米结构表面具有独特的辐射特性,因此将其应用于柴油机燃烧室壁面调控缸内辐射换热将能达到较好效果.为此,本文针对二维微纳米光栅结构表面的热辐射特性,利时域有限差分(FDTD)法,模拟计算从深紫外到近红外(0.3～3μm)波段内的光谱发射率,并通过电磁场的分布分析其作用机理.同时,还研究偏振和角度对结构发射率的影响.结果表明:微表面结构的改变可以有效改变热辐射的光谱辐射特性,故可以根据柴油机缸内辐射传热特点,设计合理的表面结构,进而调控缸内辐射传热.

摘要： 采用CFD数值模拟对带有反向旋流器、文氏管和套筒的旋流杯在矩形结构火焰筒内的流场进行了数值仿真研究.研究了套筒结构参数出口角和长度的变化对火焰筒头部流场影响.研究结果表明,套筒不同出口角对影响矩形火焰筒的中心回流区和角回流区的大小,其控制着回流区的形状.不同长度套筒结构产生的流场结构基本相同,套筒长度控制流场的发展,随着套筒长度的增加,中心回流区的长度逐渐减小.套筒存在最佳的出口角和长度,设计时应根据具体情况确定.

摘要： 本发明涉及能源与动力领域，公开了一种燃烧室燃烧振荡控制装置及燃烧室燃烧振荡控制方法，该燃烧室燃烧振荡控制装置包括：锥形过渡结构及同轴设置的进气机匣和火焰筒；火焰筒的管径大于进气机匣，火焰筒的进气端与锥形过渡结构的大径端连通，锥形过渡结构的小径端与进气机匣的出气端连通；锥形过渡结构的内壁贴合火焰锋面沿火焰流向设置。本发明根据火焰在自然状态下的火焰张角，改变火焰筒限制域的形状，消除火焰筒角涡区，从而减小了大尺度漩涡结构对火焰的影响，并限制火焰的运动，最终起到抑制燃烧振荡的作用，实践发现该装置对单旋流火焰，分层旋流火焰等均有显著的效果，具有较好的通用性。

摘要： 本发明涉及燃烧室头部、燃烧室、燃气涡轮发动机及燃烧控制方法。其中，所述燃烧室头部包括主燃级，包括主燃级喷嘴以及主燃级通道，所述主燃级通道提供第一空气流路；预燃级，包括预燃级喷嘴；以及级间段，包括级间段壁面，其两端分别连接所述主燃级与所述预燃级，所述级间段提供第二空气流路；其中，所述预燃级喷嘴为离心式喷嘴；所述主燃级通道设置有主燃级旋流器，所述主燃级喷嘴的喷油方向朝向所述主燃级通道；进入所述燃烧室头部的空气的大部分经过第一空气流路与燃油掺混，其余小部分经过第二空气流路冷却所述预燃级喷嘴以及所述级间段壁面。

摘要： 本发明提供了一种扩散燃烧室及其燃烧器系统，所述扩散燃烧室包括过渡筒、二次进风筒、三次进风过渡环，所述过渡筒后端连接二次进风筒的一端，二次进风筒的另一端连接三次进风过渡环的第一端，所述过渡筒上设置进风孔，所述二次进风筒设置进风孔，所述三次进风过渡环设置进风口。本发明具有燃烧效率和体积功率密度高、点火可靠、适用于多种极限环境、热利用率高的特点。

摘要： 本发明涉及一种针对具有轴X的涡轮机的环形燃烧室，其中燃烧室端壁通过多个径向内部附加配件和多个径向外部附加配件被固定在内部和外部侧壁，通过用螺栓将每一所述配件的一区域固定到所述侧壁上而将该配件安装在所述燃烧室端壁(7)的上游。所述多个附加配件(20)中的至少一个整合在一固定于燃烧室端壁(7)上的圈(21)中，且包含多对向上游延伸、超过螺栓区域(19)的调整片(22a，22b)，每对中的两个调整片(22a，22b)放置在螺栓区域(19)的任一边周围，且在其上游端(23a，23b)与一固定盘(25)的上游端(24)形成互连，该固定盘在所述两个调整片(22a，22b)之间延伸，且形成一螺栓区域(19)用来被固定到毗连的侧壁(5)上。

摘要： 本发明涉及能源与动力领域，公开了一种燃烧室燃烧振荡控制装置及燃烧室燃烧振荡控制方法，该燃烧室燃烧振荡控制装置包括：锥形过渡结构及同轴设置的进气机匣和火焰筒；火焰筒的管径大于进气机匣，火焰筒的进气端与锥形过渡结构的大径端连通，锥形过渡结构的小径端与进气机匣的出气端连通；锥形过渡结构的内壁贴合火焰锋面沿火焰流向设置。本发明根据火焰在自然状态下的火焰张角，改变火焰筒限制域的形状，消除火焰筒角涡区，从而减小了大尺度漩涡结构对火焰的影响，并限制火焰的运动，最终起到抑制燃烧振荡的作用，实践发现该装置对单旋流火焰，分层旋流火焰等均有显著的效果，具有较好的通用性。

摘要： 本发明涉及燃烧室头部、燃烧室、燃气涡轮发动机及燃烧控制方法。其中，所述燃烧室头部包括主燃级，包括主燃级喷嘴以及主燃级通道，所述主燃级通道提供第一空气流路；预燃级，包括预燃级喷嘴；以及级间段，包括级间段壁面，其两端分别连接所述主燃级与所述预燃级，所述级间段提供第二空气流路；其中，所述预燃级喷嘴为离心式喷嘴；所述主燃级通道设置有主燃级旋流器，所述主燃级喷嘴的喷油方向朝向所述主燃级通道；进入所述燃烧室头部的空气的大部分经过第一空气流路与燃油掺混，其余小部分经过第二空气流路冷却所述预燃级喷嘴以及所述级间段壁面。

摘要： 本发明公开了一种风冷燃烧室及应用该燃烧室的燃烧器,包括燃烧室本体和燃烧器，所述燃烧器设于所述燃烧室本体内，在所述燃烧室本体的四周设有风冷通道，所述风冷通道包围所述燃烧室本体，所述风冷通道通过正压或负压的方式对所述燃烧室本体进行快速降温；本发明通过增设独立的风冷通道，利用风冷的方式来降低和控制燃烧室的温度，以达到环保无污染、隔热好效率高、隔音效果好等目的，从而提高热交换的效率和能效比。

摘要： 本发明提供一种燃烧室燃烧振荡的控制方法及燃烧室，通过在燃烧室出口处设置堵塞段，使燃烧室出口处形成连通堵塞段两侧的输出通道，输出通道的长度与堵塞段长度相等，输出通道的截面积小于燃烧室本体的截面积；通过改变堵塞比和/或所述堵塞段长度来调节燃烧振荡频率，堵塞比为输出通道的截面积与燃烧室本体的截面积之比。本发明通过改变燃烧室内部结构以被动的方式诱发燃烧振荡，避免了传统声波诱发振荡的方式需要持续地输入能量与信号以及不能耐高温高压的缺陷，通过对燃烧室内的堵塞段相关参数的调整，既可以激发振荡、增强振荡，还可以实现在一定范围内控制燃烧振荡的频率和幅值达到目标值的作用，从而实现对燃烧振荡的有效控制。

摘要： 本实用新型公开了一种涡轮机组的燃烧室（10）的环形壁，包括冷侧（16a,18a）和热侧（16b,18b），多个沿周向排分布的稀释孔（30），以便让环形壁冷侧（16a,18a）的循环空气进入热侧（16b,18b），以保障空气和燃料混合气体的稀释；多个冷却小孔（32）可以让环形壁冷侧（16a,18a）的循环空气进入热侧（16b,18b）从而沿环形壁形成一层冷却空气层，这些冷却小孔分布成多个轴向间隔的周向排，且每个冷却小孔的几何轴线是倾斜的、朝向燃烧气体流出轴向方向D，相对于环形壁法线N的倾斜角度为θ1；这些稀释孔每个都具有轴向长度为L，在与轴向方向D相交的方向上宽度为Li的长方形截面。

摘要： 本实用新型公开了一种风冷燃烧室及应用该燃烧室的燃烧器,包括燃烧室本体和燃烧器，所述燃烧器设于所述燃烧室本体内，在所述燃烧室本体的四周设有风冷通道，所述风冷通道包围所述燃烧室本体，所述风冷通道通过正压或负压的方式对所述燃烧室本体进行快速降温；本实用新型通过增设独立的风冷通道，利用风冷的方式来降低和控制燃烧室的温度，以达到环保无污染、隔热好效率高、隔音效果好等目的，从而提高热交换的效率和能效比。