貧燃預混燃燒(Lean Premixed Combustion,LPC)是在低于正�；瘜W當量比下進行的新型清潔燃燒技術,可以有效降低氮氧化物、碳氫化合物和一氧化碳的排放量。近年來,隨著天然氣、氫氣、合成氣等清潔能源的開發(fā)利用,貧燃預混燃燒的不穩(wěn)定性問題(如熱聲振蕩、吹熄、回火等)成為研究熱點。貧燃預混燃燒中火焰宏觀形態(tài)的轉(zhuǎn)變被認為是燃燒不穩(wěn)定出現(xiàn)的前兆,本論文在充分文獻調(diào)研的基礎上,設計完成了貧燃預混旋流燃燒實驗數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),開展了2DPIV和OH*-Chemiluminescence火焰自發(fā)光聯(lián)合激光診斷實驗,編制了數(shù)字圖像分析處理程序,提取了燃燒特性參數(shù),研究了火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變與貧燃吹熄不穩(wěn)定性之間的作用機理。本文的主要工作和成果如下:(1)設計完成了貧燃預混旋流燃燒實驗據(jù)采集和控制系統(tǒng),該系統(tǒng)可以實時顯示和記錄噴嘴上下游的氣體壓力和溫度;監(jiān)測和控制電動三通閥的閥門開度以獲取合適的示蹤粒子濃度。(2)開展了2DPIV和OH*-Chemiluminescence火焰自發(fā)光聯(lián)合激光診斷實驗,實驗發(fā)現(xiàn)火焰宏觀形態(tài)隨當量比降低發(fā)生顯著變化,依次為“緊縮”形、“M”形、“V”形和“柱”形�；跀�(shù)字圖像分析方法計算了反應進程變量和火焰表面密度,火焰表面密度與反應進程變量呈線性相關,即火焰表面密度隨進程變量的降低而降低。特別的,在當量比為0.50~0.60的區(qū)間內(nèi)、火焰呈現(xiàn)“M”與“V”型轉(zhuǎn)變時,火焰表面密度下降幅度超過80%,出現(xiàn)明顯下躍,此后即發(fā)生火焰吹熄,據(jù)此可將火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變作為吹熄不穩(wěn)定性的預判準則。(3)針對旋流火焰,研究了流場與反應熱釋放對火焰應變的耦合影響規(guī)律及貧燃預混燃燒火焰吹熄不穩(wěn)定性誘發(fā)機理。研究發(fā)現(xiàn),隨著當量比降低,旋流火焰面由最初遠離位于內(nèi)外剪切層的高渦量區(qū)域,到逐漸與高渦量區(qū)域重疊,使得火焰面承受較大的拉伸應變�；鹧孀畲罂赡軕�?_(ma) _x隨當量比的降低而降低,但同時火焰熄滅拉伸率?_(ext)也大幅降低,據(jù)此將兩者的比值?_(ma) _x?_(ext)作為衡量火焰吹熄的特征量。比值越大,旋流火焰越易于發(fā)生局部拉伸斷裂,最終造成火焰面整體脫離鈍體,發(fā)生吹熄。本文的研究有助于揭示火焰面與流場的相互作用規(guī)律,優(yōu)化燃燒室安全運行區(qū)間。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK16
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 燃氣輪機低污染清潔燃燒技術
    1.2 貧燃預混燃燒不穩(wěn)定性研究進展綜述
        1.2.1 熱聲耦合振蕩
        1.2.2 貧燃火焰吹熄
        1.2.3 火焰形態(tài)與燃燒穩(wěn)定性之間的關聯(lián)
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
2 實驗系統(tǒng)與測試方法
    2.1 燃燒室系統(tǒng)
    2.2 管路及輔助系統(tǒng)
    2.3 信號采集及控制系統(tǒng)
*-Chemiluminescence系統(tǒng)'>    2.4 PIV及 OH^*-Chemiluminescence系統(tǒng)
        2.4.1 PIV系統(tǒng)
*-Chemiluminescence系統(tǒng)'>        2.4.2 OH^*-Chemiluminescence系統(tǒng)
    2.5 本章小結
3 貧燃預混旋流燃燒火焰特性與宏觀轉(zhuǎn)變
    3.1 火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變
        3.1.1 實驗條件
        3.1.2 火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變
    3.2 數(shù)字圖像分析方法
        3.2.1 火焰鋒面提取
        3.2.2 反應進程變量計算
        3.2.3 火焰表面密度計算
    3.3 旋流火焰燃燒特性參數(shù)
    3.4 本章小結
4 貧燃預混旋流燃燒的吹熄不穩(wěn)定性
    4.1 火焰結構轉(zhuǎn)變瞬態(tài)分析
    4.2 火焰面與流場的相互作用
        4.2.1 不同當量比下的燃燒速度場
        4.2.2 不同當量比下的渦量場
        4.2.3 不同當量比下的火焰應變率
    4.3 本章小結
結論
展望
參考文獻
max計算程序'>附錄 A Κ_max計算程序
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

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本文編號：2850551