微尺度环形燃烧室的燃烧特性

进行了不锈钢环形微燃烧器的氢气预混燃烧实验，发现在2mm间隙的微燃烧室内可以维持稳定燃烧. 测量了微燃烧器的燃烧运行界限，其最大过量空气系数可达到4.5. 获得了微尺度燃烧器的壁面温度场和出口烟气温度随过量空气系数的变化规律，发现微尺度燃烧器的最高温度出现在过量空气系数为0.9附近而不是在化学当量比1处. 计算了微燃烧器外壁面的散热量，微燃烧器的散热量占整个燃烧热功率的50％以上，且辐射换热在整个散热量中占主要部分. 针对这些特点，提出了减小热损失的建议，为微燃烧室和微燃烧/透平发电机的设计提供了科学依据.     

微型燃气轮机燃烧室实验系统与测量方法

针对分布式发电系统中微型燃气轮机燃烧室燃烧的技术特点，设计建造了微型燃气轮机燃烧室实验系统，着重介绍了该实验系统的流程、结构、测量方法及研究内容．该实验系统设计合理、功能完善、测量方法准确可靠，可用于常压和增压条件(0～0．3MP3)下微型燃气轮机燃烧室性能及相关燃烧技术的研究．     

微热光电系统燃烧室内突扩台加工位置的选择

通过实验找出微热光电系统燃烧室在最优影响因素下的各测温点的温度值,用灰色系统理论对其建立灰色预测模型,预测最高温度值所处位置.由普朗克定律可知:温度值的高位变动对辐射力产生的影响要比低位变动大.突扩台加工位置从壁面温度的最高点处开始,既增加了微热光电系统燃烧室外壁面最大温度值,又减缓了壁面温度的最大值到出口处的温度分布,对提高微型热光电系统的热电转化效率有显著作用.     

微TPV系统中多孔介质燃烧室的数值模拟

为优化燃烧室的设计,提高微热光电系统的整体效率和工作性能,建立了颗粒填充型多孔介质燃烧室.通过试验验证,应用Fluent软件对多孔介质结构的微燃烧室进行数值模拟,分析孔隙率、氢氧体积混合比和流量比等因素对燃烧室性能的影响.模拟结果表明,采用多孔介质结构可以改善燃烧室的燃烧性能,燃烧室在多孔介质孔隙率为0.52,氢氧体积混合比为2:1,入口流量为200 mL/min时燃烧效率较高,有利于微热光电系统稳定高效地工作.     

燃烧室热-声-固耦合数值模拟研究

为减少NO_x等污染物的排放,现代燃气轮机多采用贫油预混燃烧技术,由此产生较为突出的燃烧振荡与燃烧室结构疲劳问题。应用有限元软件建立燃烧室数值模型优化燃烧室模型网格;对比分析进气速度対数值模拟结果的影响;运用单向耦合与双向耦合方法计算分析了燃烧室热-声-耦合特性。研究表明:网格质量在一定程度上影响计算精度,进气速度对数值模拟结果影响较大;相对于声压载荷,热载荷对结构固有频率和振型影响较大,特别是在高频段;双向耦合较单向耦合数值模拟结果与实际情况更为接近。热-声-固耦合分析方法对发动机燃烧震荡机理研究及其抗热-声-固耦合疲劳设计具有应用参考价值。     

燃烧室热边界对微型发动机瞬态燃烧特性影响数值分析

为了研究燃烧室热边界对微型内燃机微燃烧特性的影响,以指导燃烧室设计,采用层流有限速率模型对微燃烧过程进行了仿真。首先对仿真结果开展了有效性分析,探讨了网格尺寸、时间步长、步长内最大计算步数3个建模因素对仿真结果的影响,结果表明仿真与实验比较吻合。在此基础上探索了散热系数、壁面厚度和材料3个参数对燃烧特性的影响。结果表明,散热系数对燃烧特性有较明显的影响,散热系数从0增加到55 W／（m2·K ）时,压力升高率减小,着火点延后,最高压力值下降了2个大气压。壁面厚度和材料对燃烧特性影响不大,分析表明这是由于在热量从缸内传到外界环境的热流路径中主要传热热阻是外壁面与环境之间的对流换热热阻所致。     

氢氧混合气在微型TPV系统燃烧管内燃烧的数值模拟

介绍了微型TPV系统的工作原理,并对微型燃烧管内氢氧混合气体的燃烧,分别从流动控制方程、燃烧模型、微型燃烧管内网格的划分及其边界条件的设置等方面进行了详细的数值模拟。模拟结果与实验结果的对比表明,当混合气流量为1200mL/m in(下同)、氢氧混合比ε=2时,管壁温度分布最高,其均值可以达到1100K,能满足微型TPV系统的要求。     

贫油预混燃烧室燃烧稳定性的数值研究

对工业燃气轮机所使用的典型贫油预混燃烧室内的不稳定燃烧特性进行了数值研究．应用非定常N—S方程，基于重整化群的RNG k-ε紊流模型及甲烷与空气的单步反应模型，数值模拟了某典型燃烧装置内2种条件下（空气入口速度分别为30和60m／s）的气流流动和压力振荡特性．在2种情况下分别可观察到稳定燃烧和不稳定燃烧，数值再现了由于当量比的扰动产生的不稳定振荡燃烧，所得结果同实验结果吻合很好．在模拟的2种情况下，燃烧可以是稳定的或非稳定的，取决于燃料喷注位置到火焰前沿的迟滞时间．通过改变燃料喷注位置，可使得振荡情况发生变化．所得结果为振荡燃烧的进一步分析和有效控制提供了研究基础．     

一氧化碳在循环流化床燃烧室中的燃烧模型

为了研究一氧化碳在循环流化床燃烧室（CFBC）中的燃烧,通过对纯气相反应中一氧化碳燃烧速率的若干常用公式的比较识别,根据CFBC内的气固结构特点,分析了一氧化碳在循环流化床燃烧室中的燃烧机理,提出了一氧化碳有效反应空间的概念,从而建立了一种适合于循环流化床燃烧室条件的一氧化碳燃烧计算模型。模型计算结果与报道的实验结果吻合很好。     

一种紊流油膜雾化燃烧系统的试验研究

利用螺旋进气道和非圆形燃烧室相配合，形成进气涡流，挤流，紊流及微波流等多种流动状态，实现以空间雾化为主，油膜蒸发燃烧为辅的燃烧过程，取得了提高功率，降低燃油消耗率，减小最高燃烧压力和压升率及改善ＮＯｘ排放的效果。     

空气槽对微型Swiss-Roll燃烧器工作特性的影响

为了解空气槽对平板微型Swiss-roll燃烧器工作特性的影响,采用甲烷-空气预混气,在带有空气槽和没有空气槽的平板Swiss-roll燃烧器中进行燃烧实验,得到了不同甲烷流量时两种燃烧器的熄火极限和壁面温度.结果表明:甲烷-空气预混火焰能够稳定在两种燃烧器的中心;空气槽的存在有助于扩展微燃烧器的可燃极限,使燃烧器在更大的空气过量系数和更小的甲烷流量下工作;有空气槽的燃烧器中心壁面与边缘壁面存在较大的温度梯度,而没有空气槽的燃烧器外壁温度相差不大,更适合作为平面热源.     

一种拓宽微型单管燃烧室流量范围的调节装置

为了能够拓宽微型单管燃烧室稳定燃烧的流量范围,设计了一种调节装置.利用CFD软件Fluent对微型单管燃烧室的内部冷态流场进行数值模拟,得到微型单管燃烧室主要结构参数对内部流场形态的影响规律并确定了其主要结构参数.通过冷态数值模拟,得到了调节装置对微型单管燃烧室内部流场的调节作用;通过试验研究,证明所设计的调节装置能够实现对单管燃烧室的稳定燃烧流量进行调节,从而扩大了该燃烧室的稳定燃烧流量范围.     

单、双环腔燃烧室燃烧性能的对比

保持单环腔主燃烧室的扩压器,外机匣最大直径尺寸以及喷口不变的前提下,将其火焰筒结构重新设计为并联式双环腔结构,设计了6种不同旋流器组合的双环腔结构燃烧室.采用相同的物理模型(包括湍流模型、辐射模型、喷雾模型及污染排放模型等),对单、双环腔主燃烧室分别进行全流程的三维计算.给出了燃烧室的总压恢复系数、燃烧效率、燃烧室出口温度分布系数、污染排放指标等燃烧室性能参数.对比分析了单、双环腔燃烧室的计算结果.结果表明,双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室是可行的,该研究可为大飞机低污染大法动机的设计提供技术支持.     

氢氧混合比对微型TPV燃烧器内燃烧的影响

探讨了微型TPV系统燃烧器内针对不同混合气流量,氢氧混合比的变化对氢氧混合气体在微型燃烧器内的燃烧状况、管壁以及出口端面的温度分布的影响。实验结果表明,氢氧混合气在微型燃烧器内可以稳定燃烧;随着混合比的增大,微型燃烧器壁面温度是先升高后降低的;随着混合气体流量的增大,管壁温度的变化趋势也是如此。当流量达到700cm^3／min、氢氧摩尔混合比为2：1时,微型燃烧器壁面温度达到最高1200K左右,能够满足微型TPV系统的工作要求。     

无阀自激脉动燃烧器频率特性的参量分析

对影响无阀自激脉动燃烧器频率特性的因素（管段长度、收缩比、热源位置和温度分布）进行分析研究。结果表明,燃烧器进气段的长度调节对频率的影响大于出气段长度调节的影响;出、进气段截面积与燃烧室截面积的收缩比越大,频率下降越大;在燃烧器总长不变的情况下,燃烧室长度的调节对频率的影响不是单一的。     

突扩燃烧室内扩散燃烧过程的数值计算

建立了轴对称突扩燃烧室内扩散燃烧过程的数学模型,采用SIMPLER方法对多种工况进行了数值求解,计算结果符合扩散燃烧基本理论和物理真实,基本可以代替物理模型实验,为燃烧室的设计计算提供了新的手段。     

地面燃机燃用不同燃料的燃烧室性能分析

从发动机燃烧性能的角度出发,研究了航空发动机改地面燃机后燃用其他燃料对燃烧室性能的影响.利用流体计算软件Fluent,针对地面燃机燃烧室燃用航空煤油、轻柴油、工业酒精、天然气4种不同燃料,进行模拟计算,给出燃用不同燃料时的燃烧性能.结果表明,从燃烧的角度来看,轻柴油的燃烧性能与航空煤油差别不大,可直接替代航空煤油或与航空煤油混合使用,燃用天然气的NOx排放及CO排放都很低,天然气是一种理想的低污染燃料.工业酒精由于物性及热值与航空煤油差距很大,地面燃机改烧工业酒精还需作相当深入的研究.该研究对发展下一代航空替代燃料有一定的参考价值.     

燃气涡轮增压系统燃烧室设计

根据燃气涡轮增压系统结构要求,提出了一种新型滚流回流燃烧室结构,通过CFD数值模拟,研究其内部温度场和出口温度分布情况,确定了燃烧室的主要结构参数.采用粒子图像测速仪（PIV）测量燃烧室内筒头部的冷态流场,证明燃烧室头部存在滚流回流区,能够形成稳定的火焰区.在燃烧试验中,进行了贫油点火和贫油熄火试验研究.结果表明在一定流量范围内,文中燃烧室贫油点火及贫油熄火油气比均随进口马赫数的增大而增大;将文中燃烧室与外形尺寸相近的旋流进气燃烧室的总压恢复系数对比,结果表明相同的流量下文中燃烧室的总压恢复系数平均提高约2%.