環(huán)管型燃燒室點火及熄火特性研究.pdf

1、燃氣輪機燃燒室的點火設(shè)計點通常是一種富油狀態(tài),富油點火時燃燒室會排放大量的黑煙,為克服這一缺陷,人們希望盡量在貧油狀態(tài)下點火,而燃燒室貧油點火極限是很窄的,因此應(yīng)當(dāng)盡量拓寬燃燒室的貧油點火極限。點火位置、點火能量、點火持續(xù)時間和火核半徑等參數(shù)對點火性能有重要的影響,而且它們之間的相互影響目前尚未見報道,因此研究燃燒室的貧油點火特性,分析點火器特征參數(shù)對點火性能的影響,從而改善燃燒室的點火條件具有重要的應(yīng)用價值。
　　燃氣輪機在實際

2、運行中經(jīng)常會偏離設(shè)計工況,而當(dāng)燃氣輪機在低工況下運行時容易發(fā)生貧油熄火的危險。人們希望在能準確預(yù)測燃燒室貧油熄火極限的同時,盡可能地拓寬燃燒室的貧油熄火邊界。如果能準確預(yù)測燃燒室貧油熄火邊界,或者找到熄火先兆,那么就可以在燃燒室熄火前做出相應(yīng)的措施,避免熄火的發(fā)生,而且還可以通過結(jié)構(gòu)改進或燃燒場組織技術(shù)來盡量拓寬燃燒室的貧油熄火極限,從而為燃燒室設(shè)計提供指導(dǎo),因此研究燃氣輪機燃燒室的貧油熄火特性對燃燒室的設(shè)計和改進具有重要的實用價值。<

3、br>　　本文以某型燃氣輪機燃燒室為研究對象,建立描述燃燒場的基本控制方程和補充方程,采用數(shù)值模擬的方法深入系統(tǒng)地研究燃燒室的貧油點火和貧油熄火特性,為燃燒室的設(shè)計提供理論基礎(chǔ),主要內(nèi)容如下:
　　(1)對原環(huán)管型燃燒室在設(shè)計工況下的燃油流場進行數(shù)值計算,得到了燃燒場特性參數(shù)分布情況,并根據(jù)計算結(jié)果對燃燒室?guī)缀文Ｐ瓦M行簡化。
　　(2)采用數(shù)值模擬的方法深入系統(tǒng)地研究了點火位置、點火能量、點火持續(xù)時間、點火功率以及火核半徑對

4、點火性能的影響,探討了導(dǎo)致點火失敗的原因,并分析了空氣溫度、燃油溫度以及油滴噴射速度對點火邊界的影響;得到了環(huán)管型燃燒室的最優(yōu)點火位置、最低點火能量、最短點火持續(xù)時間和最小火核半徑;研究結(jié)果為點火器的設(shè)計和布局提供了指導(dǎo)。
　　(3)研究了環(huán)管型燃燒室的點火過程和火焰?zhèn)鞑ミ^程;分析了聯(lián)焰管位置對聯(lián)焰時間的影響以及聯(lián)焰管在點火過程中的作用;找到了最佳聯(lián)焰管位置,使燃燒室的聯(lián)焰時間最短;得到了整個燃燒室的聯(lián)焰時間以及湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣取?/p>

5、研究發(fā)現(xiàn)在整個點火過程中,二次回流區(qū)起到了非常重要的引燃作用、燃油蒸發(fā)導(dǎo)致了點火的延遲、聯(lián)焰管的存在有效地提高了燃燒室的工作穩(wěn)定性。
　　(4)研究了環(huán)管型燃燒室在不同油氣比時的燃燒場特性,分析了火焰前鋒和火焰根部的變化特征,得到了熄火先兆現(xiàn)象,從而為燃燒室貧油熄火的控制提供了基礎(chǔ)。根據(jù)熄火先兆的基本特征,提出了燃燒室貧油熄火極限的判斷準則。應(yīng)用該準則計算了某雙旋流環(huán)形燃燒室的貧油熄火邊界,計算結(jié)果與其實驗數(shù)據(jù)吻合良好,表明了該方

6、法的準確性。在此基礎(chǔ)上,探討了空氣溫度、燃油溫度、油滴噴射速度和油滴直徑等參數(shù)對環(huán)管型燃燒室貧油熄火極限的影響。
　　本文創(chuàng)新點:
　　(1)對點火位置、點火能量、點火功率、點火持續(xù)時間和火核半徑進行了深入系統(tǒng)的研究,得到了環(huán)管型燃燒室點火能量、持續(xù)時間和火核半徑三個關(guān)鍵參數(shù)的耦合作用對點火性能的影響規(guī)律,為點火器的設(shè)計和布局提供了指導(dǎo)。
　　(2)對環(huán)管型燃燒室的點火過程過程進行了數(shù)值研究,得到了環(huán)管型燃燒室的火焰?zhèn)?/p>