基于CRN方法的空气分级燃烧室NOx排放研究

快速预测和控制污染物是燃烧室技术发展的重要问题。因此,对一种空气分级燃烧室结构进行流动数值模拟,根据模拟结果构建燃烧室化学反应器的网络模型,探究一级绝热火焰温度对燃烧室NO_x排放的影响并与传统贫预混燃烧室进行了比较,研究了空气分配比和停留时间对NO_x排放的影响。结果表明:空气分级燃烧室排放NO_x量比传统贫预混燃烧室少;减少一级空气的喷入量,使一级燃烧室处于富油燃烧,能有效降低NO_x排放;在不影响燃烧室燃烧情况下,适当降低一级燃烧室停留时间,能达到降低NO_x排放的目的。     

蒸发型双腔燃烧室和单管燃烧室排气污染性能的比较

为了探讨蒸发型燃烧室的排气污染性能及其生成特点,本文对两种类型的实用燃烧室——蒸发型双腔燃烧室和单管燃烧室进行了排放试验研究。采用常规测试方法,对贫油条件下两燃烧室排气成分中的氮氧化物(NO_x=NO NO_2)和二氧化碳(CO_2)浓度及燃烧室的燃烧效率进行了测量。结果表明:在实验条件下,蒸发型双腔燃烧室的排气污染性能优于单管燃烧室;前者中的NO_x与T_3~*呈非指数关系,即随T_3~*增加,NO_x的上升速率变小,从而有利于抑制较高温度下NO_x的产生。     

一次气与二次气流量比对三元旋流燃烧室头部温度场的影响

本文叙述了带旋流器和主燃孔的模型燃烧室温度场实验研究结果,实验中采用乙炔气为燃料,在几个稳定状态下,用高温热电偶测量了燃烧室头部的温度分布,研究了余气系数,一次进气和二次进气对燃烧室内温度分布的影响,获得了一些规律性的认识。本文公布的数据可供验证数值计算结果和研制燃气轮机燃烧室作参考。     

日本川崎重工开发出氢燃气轮机低排放技术

正日本川崎重工业株式会社开发出了不使用水和蒸汽,通过将燃烧温度控制在较低水平来抑制氢燃气轮机运行时氮氧化物(NO_x)产生量的"氢燃气轮机干式低排放(DLE)"技术,并在德国进行了燃烧试验,确认了其性能。一般来说,氢气燃烧速度快,燃烧时火焰温度高,NO_x产生量多达天然气燃烧的近两倍。川崎重工从2014年开始研发利用微小氢火焰来防止回火等不稳定燃烧,并减少NO_x产生量的DLE燃烧技术。其利用德国     

燃气轮机燃烧室燃烧气体燃料的数值模拟

采用数值模拟方法对燃气轮机环形燃烧室燃烧天然气、中低热值燃料进行燃烧性能的数值分析。根据该燃机的结构特点建立了包括扩压器、机匣等部件计算几何模型;计算中采用SIM-PLE算法,可实现k-ε双方程湍流模型,六通量辐射模型、非绝热概率密度函数(PDF)燃烧模型及热力型NO模型对其进行燃烧数值模拟,分析了燃气轮机环形燃烧室燃烧3种燃料性能。计算结果表明:该燃机燃烧天然气、中热值燃料燃烧性能均能达到设计状态,而燃烧低热值燃料燃烧室出口温度较低,表明燃烧过程的数值模拟可为进一步优化燃烧室的结构,改善流场结构提供有用的设计依据,适合于工程应用。     

燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

为研究燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机混合气的形成,温度分布和碳烟排放的影响,应用KIVA-3V程序对不同几何形状的燃烧室内的燃烧和碳烟排放进行三维数值模拟。计算结果表明：燃烧室的形状对柴油-甲醇双燃料发动机的燃烧过程有着重要影响,缩口燃烧室能够产生较大的旋涡,这有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,产生较低的碳烟排放。直口燃烧室基本不能够产生旋涡,碳烟排放较高。     

燃气轮机燃烧室热态流场三维数值模拟分析

利用商用软件FLUENT15对某重型燃气轮机燃烧室进行三维数值模拟,基于k-ε双方程湍流耗散化学反应模型,对流动、传热和种类分布等进行了讨论,并对计算结果与实验结果进行了对比分析。依据数学模型和边界条件,采用一步反应和详细反应机理,进行三维数值模拟,从而达到预测污染物CO的排放和燃烧室内的燃烧情况的目的。     

某重型燃气轮机燃烧室三维流场数值模拟

以某重型燃气轮机为原型,以该燃气轮机燃烧室为研究对象,采用数值模拟的方法对燃烧室内冷态流动展开研究。研究结果表明:气流在环形燃烧区和中心燃烧区都能形成良好的回流,旋流器能够很好地组织燃料的旋流;在燃烧室头部的主燃区中,CH_4气体主要集中在旋流器后方的一个小区域内;在燃料喷嘴后方存在一个缺氧区,除此区域之外,氧气浓度均较高。由此证明,在该燃烧室内燃料与氧气能充分混合。     

当量比天然气发动机燃烧和排放的优化研究

为改善天然气发动机燃烧,降低NO_x排放,采用数值模拟方法研究了缩口燃烧室与喷水温度对天然气发动机燃烧和排放的影响。研究发现：缩口结构促使缸内混合气形成良好的贴壁流动,有利于燃料和空气混合。这些因素提高了火焰传播速度,增加了NO_x排放。相比原机,方案一的缩口角度增大26°,燃烧持续期缩短,NO_x排放增加32.3%。进气道的蒸发量随着喷水温度升高而增多,这导致更多的水进入缸内。采用缩口燃烧室并提高喷水温度有利于加快缸内燃烧速率,降低燃烧温度和NO_x排放。     

基于GRA-DeepAR的燃气轮机燃烧室故障预警研究

为防止电站燃气轮机燃烧室在工作期间出现故障而导致重大经济损失,提出了一种基于灰色关联度分析和深度自回归模型(GRA-DeepAR)的故障预警方法。首先,采集燃气轮机的正常运行数据进行GRA,提取出与透平排气温度高度相关的特征参数;然后,采用DeepAR对透平排气温度进行预测,并设定预警阈值,以此建立深度自回归故障预警模型;最后,根据残差绝对值是否超过预警线来间接判断燃烧室的运行情况。以某电厂安萨尔多燃气轮机的运行数据为例进行了分析,结果表明:该方法能够提前识别燃烧室的异常状况,同时发出预警信号提醒工作人员进行处理,可为燃气轮机燃烧室故障预警提供实际参考。     

燃气轮机燃烧室模化试验方法研究

燃烧室是燃气轮机的核心部件之一,决定着整个燃气轮机的工作性能,而燃气轮机燃烧室模化试验是获得燃烧室性能参数的主要方法,对燃烧室设计及优化具有极其重要的指导意义。结合国内外燃气轮机燃烧室试验方法,总结分析了燃烧室试验中应用的各类燃烧室模化方法和相关模化理论,为后续进行燃烧室试验提供了参考和借鉴。     

燃气轮机燃烧室内部流动探讨

燃烧室是燃气轮机重要的组成部分,其内部流动情况直接关系着整个燃气轮机的运行性能.结合燃气轮机燃烧室内部流动规律,积极优化和完善燃气轮机燃烧室结构设计,可提高燃气轮机的运行效率.本文简要介绍了燃气轮机燃烧室燃烧过程,分析了燃气轮机燃烧室内部流动守恒方程、湍流模型和流场模拟,阐述了燃气轮机燃烧室结构优化.     

模型燃气轮机燃烧室三维反应流数值模拟

对一种模型燃气轮机燃烧室中的三维反应流进行了数值模拟。模型燃烧室的燃料是CH4，燃烧类型是预混燃烧。在数值模拟过程中，湍流场的计算采用了κ-ε双方程湍流模型；燃烧模型采用EBU漩涡破碎模型；在计算化学反应时采用了简单化学反应系统假设。另外在数值模拟过程中考虑了辐射问题，具体采用六通量辐射模型。通过数值模拟给出了速度、压力、温度、焓值、燃料分布、含氧量、燃烧产物、燃料空气混合比、湍流粘性系数、湍流耗散动能、以及空间3个方向的辐射热通量等变量的分布情况。对计算结果进行了分析，由分析可以验证数值模拟结果的准确性。并对模型燃烧室进行三维反应流数值模拟的工作为今后对实际燃烧室反应流的数值模拟打下了一定的基础。     

某重型燃机燃烧室热态流场数值模拟

为了更好地了解燃机燃烧室中燃烧过程的细节以及流场特性,以重型燃机为研究对象,建立燃烧室的三维模型,采用单步化学反应机理对该燃机燃烧室热态流场进行数值模拟。结果表明:燃烧室轴向中心截面的最高温度和最大速度约为2 500 K和120 m/s;燃烧室的速度场、温度场、反应物、生成物分布能较好地反映出该燃机燃烧室的实际情况,计算得到的出口温度分布与理论值近似,为同类燃机燃烧室的数值模拟研究提供了参考价值。     

燃气轮机燃烧室过渡段冷却结构尺寸优化设计

通过选择导流衬表面冷却孔直径作为尺寸优化的设计变量,运用二次回归正交组合试验设计方法合理分布试验点,并结合最小二乘法构造出燃烧室壁面温度及冷空气出口压强关于冷却孔直径的响应面模型,研究了燃气轮机燃烧室过渡段的冷却问题。最后采用自适应响应面法对响应面模型进行了优化设计。数值模拟结果对过渡段的造型及冷却设计提供了有价值的参考。     

燃烧室形状对甲醇发动机燃烧过程的影响

以甲醇发动机为研究对象,建立了三维数值计算模型,并对模型的有效性进行了验证,在此基础上,对直口、敞口和缩口3种不同形状燃烧室的工作过程进行计算,详细分析了燃烧室形状对缸内速度场分布及湍动能分布,火焰传播过程,燃烧压力、压力升高率、缸内温度及NO排放的影响.结果表明,直口燃烧室的燃烧持续期居中,并有适合的压力升高率,NO...     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

一种固体火箭发动机燃烧室压强计算方法

为了提高零维燃烧室平衡压强公式在金属含量大于15%的固体火箭发动机中压强估算的准确度,用两相内流场数值计算的方法求解不同情况下的发动机燃烧室压强,对铝含量为16%~18%的HTPB推进剂发动机和铝含量为40%~50%的铝冰发动机进行数值计算、拟合和修正,得到燃烧室零维压强修正计算式,得到铝冰发动机燃烧室压强修正公式,计算结果精度提高。结果证明该方法用于燃烧室压强计算时相比未修正的零维压强计算公式结果更准确,相比内流场数值计算的方法更简单实用。     

燃气分析系统优化设计及应用研究

为了实现高温、高压环境下航空发动机燃烧室出口温度、燃烧效率、污染排放等性能参数的准确测量,对现有的燃气取样及分析系统进行了优化设计,对数据后处理方法进行了修正,并建立了适用于燃烧室出口温度计算的全成分焓值守恒法。基于贫油直接喷射低污染燃烧室对燃气分析系统和数据后处理方法进行了性能评估和应用研究。研究结果表明:优化后的燃气分析系统符合国际民航组织的污染排放测量要求,并且该系统响应时间快、数据有效性高;通过对比燃气分析法和传统测量方法,燃气分析法精度更高、工作范围更宽、稳定性更好,能够准确评估燃烧室出口温度、燃烧效率和污染排放等性能。     

F级燃气轮机环形燃烧室设计方法的研究

采用总压恢复系数方法并结合数值模拟验证,进行了F级重型燃气轮机环形燃烧室的设计计算。根据燃烧室设计参数完成了环形燃烧室的总体设计方案,以及旋流器和火焰筒等部件的设计方案。采用数值模拟对设计完成的燃烧室进行性能分析,得出最优的值班燃料入口和预混燃料入口的旋流速度设定。在最优的入口旋流设定下,环形燃烧室内部流场能够形成两个旋转方向相反的回流区,保证了燃烧的稳定。此时燃烧室内的温度场、速度场和气体组成分布均能满足燃烧室的设计要求。