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掺氢功率比对富氢甲烷燃烧振荡特性的影响
引用本文:昌运鑫,宋恒,韩猛,刘玉治,韩啸,林宇震.掺氢功率比对富氢甲烷燃烧振荡特性的影响[J].推进技术,2023(1):187-200.
作者姓名:昌运鑫  宋恒  韩猛  刘玉治  韩啸  林宇震
作者单位:1. 北京航空航天大学航空发动机研究院航空发动机气动热力国家级重点实验室;2. 北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室
基金项目:国家科技重大专项(2017-Ⅲ-0004-0028);;国家自然科学基金(52106128);
摘    要:为探究工程应用中富氢甲烷对燃烧振荡的影响,在北航BASIS燃烧器上针对富氢甲烷的中心分层火焰展开实验研究。分析主燃级当量比、预燃级当量比、主燃级掺氢功率比(氢气功率与主燃级燃料功率的比值)对燃烧振荡的影响。保持预燃级空气流量为2g/s,主燃级空气流量为10g/s,围绕主燃级当量比、预燃级当量比、主燃级掺氢功率比进行24个工况下的128组试验。试验对火焰压力脉动的振幅与频率进行测量,并结合火焰宏观形状进行分析研究,发现对于大多数当量比的工况,富氢甲烷火焰都处于同一模态,出现火焰分层现象但不产生燃烧振荡。主燃级当量比?main=0.6与0.55时,富氢甲烷火焰脉动振幅随掺氢比加大,先增后减,分别有42%和32%的工况发生燃烧振荡。?main=0.5时,燃烧振荡只在高预燃级当量比(?pilot)、高掺氢比时发生,仅有7%的工况出现燃烧振荡。因此,为实现更大的减碳比例,在不改变燃烧器构型的情况下,大掺氢功率比燃烧需要工作在主燃级和预燃级非常贫油的条件下。在部分工况中,掺加氢气可以在一定程度上减弱热声振荡的强度。

关 键 词:富氢甲烷  燃烧振荡  分层旋流火焰  贫油燃烧  掺氢功率比
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