《基於調諧被動控制方法的脈動燃燒驅動機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由翟明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於調諧被動控制方法的脈動燃燒驅動機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：翟明
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
脈動燃燒作為一種特殊的燃燒方式，以其燃燒效率高、強度大、傳熱率高、污染物排放量低等特性得到了廣泛認可。如何有效加強熱聲耦合、降低聲耗散來最佳化脈動燃燒特性成為研究焦點。在目前的研究中，被動控制和主動控制作為兩種主要的控制方法存在明顯不足，前者只對特定設備有效，且調節範圍有限；而後者通過控制算法對燃燒動態干預，有時卻起到相反的效果。這兩種方法得出的結論存在爭議，尚未形成對脈動燃燒驅動機理的統一認識，這極大地制約了脈動燃燒器的發展。因此，如何針對脈動燃燒過程中燃燒放熱、聲脈動、邊界條件相互耦合的現象，提出一種能對其分別進行控制、調節的研究方法具有重要意義。本項目提出基於調諧被動控制方法研究脈動燃燒的驅動機理，從互動耦合的視角研究邊界條件對聲脈動的影響，研究燃料和配風對熱聲耦合的影響，給出脈動燃燒驅動機理模型，提出最佳化脈動燃燒特性的措施，為脈動燃燒器的控制和最佳化設計提供理論參考。
結題摘要
脈動燃燒作為一種特殊的燃燒方式，以其燃燒效率高、強度大、傳熱率高、污染物排放量低等特性得到了廣泛認可。如何有效加強熱聲耦合、降低聲耗散來最佳化脈動燃燒特性成為研究焦點。由於被動控制和主動控制作為兩種主要的控制方法存在明顯不足，得出的結論存在爭議，尚未形成對脈動燃燒驅動機理的統一認識，極大地制約了脈動燃燒器的發展。因此，如何針對脈動燃燒過程中燃燒放熱、聲脈動、邊界條件相互耦合的現象，提出一種能對其分別進行控制、調節的研究方法具有重要意義。本項目提出基於調諧被動控制方法研究脈動燃燒的驅動機理，從互動耦合的視角研究了邊界條件對聲脈動的影響，以及燃料和配風對熱聲耦合的影響。揭示了脈動燃燒的著火機理：著火過程分為4個階段：a.預著火過渡階段，b.點火延遲階段，c.脈動發展階段，d.周期性振盪階段。脈動燃燒形成之初的點火源是回流煙氣，而穩定周期振盪階段的點火源是接近未燃混合氣處的高溫殘餘氣體。本項目得到了脈動燃燒器的NOx排放特性：燃燒溫度及煙氣在高溫區的停留時間對NOx排放量影響較大，存在一個最佳化的熱負荷區間，使NOx排放量較低。建立了脈動燃燒器直彎尾管傳熱準則方程，與實驗數據的誤差範圍小於20%。本項目通過調節去耦室壓力、增加燃料/ 空氣噴注單元、改變配風比例，實現了脈動燃燒的調諧被動控制，提高了Helmholtz型無閥自激脈動燃燒器頻率和壓力的調節範圍，並提出了最佳化控制措施，給出了Helmhotlz型無閥自激脈動燃燒油田加熱爐設計簡例，也研製了用於相關領域研究的無閥自激脈動燃燒器設備。本項目的實施，為脈動燃燒器的控制和最佳化設計提供了理論參考，也為開發Helmholtz型無閥自激脈動燃燒器奠定了基礎。
