摘　要：不稳定燃烧过程将引起燃烧室内高幅度的压力振荡,这对燃气轮机设备的安全运行危害很大.应用湍流燃烧CFD(计算流体力学)的方法对燃气轮机预混燃烧进行了数值分析,着重研究了发生自激振荡时的火焰动态特性和燃烧室内热、声学特性.数值计算精确地捕捉到了整个激励循环中火焰前锋的变形和分离过程,并且与实验结果很好地吻合.通过数值计算还对不稳定燃烧过程中燃烧室内的压力和热释放进行了分析,研究表明燃烧室内的压力和热释放以相同的频率振荡,并且与火焰的振荡频率也相一致.研究发现在数值分析中可根据燃烧的化学反应动力学得到燃烧的局部热释放率,这提供了一种计算局部燃烧热释放率分布状况的方法.
关键词：工程热物理;燃烧;不稳定性;自激振荡;数值分析
分类号：TK47 　文献标识码：A
文章编号：1004-9649(2007)12-0072-05

Numerical analysis of thermal and acoustic instability in a premixed combustion chamber

ZHANG Xin-gang　 TIAN Shu-qing　 XU Zhi-gao　

基金项目：国家留学基金管理委员会资助项目(20053059)
作者简介：张欣刚(1975-),男,吉林长春人,博士研究生,从事动力设备的状态监测与诊断技术等方面的研究.E-mail:xingangzhang_cn@hotmail.com
作者单位：张欣刚（东南大学,能源与环境学院,江苏,南京,210096）　
　　　　　 田淑青（Technical University Aachen,Germany,52074）　
　　　　　 徐治皋（东南大学,能源与环境学院,江苏,南京,210096）　

参考文献：

[1]JOSHI ND,EPSTEIN MJ,MARAKOVITS S,et al.Development of a fuel air premixer for aero-derivative dry low emissions combustors[C]//ASME.Paper,1994.
[2]LOVETT J.Lean premixed combustor operation on heavy duty gas turbines[C]//Proceedings of AGTSR Combustion Workshop N.Atlanta,GA,1997.
[3]DILIP P.Thermoacoustic stability of quasi one dimen sional flows:analytical and numerical formulation[C]//ASME Turbo Expo.Vienna,Austria,2004.
[4]RICHARDS GA,JANUS MC.Characterization of oscillations during premix gas turbine combustion[J].Journal of Engineering for Gas Turbines and Power,Transactions of the ASME,1998,120 (2):294-302.
[5]Al-MASOUD N,SINGH T.Parametric control of combustion thermoacoustic instabilities[J].Control Systems Technology,IEEE,2005,13(6):1076-1083.
[6]BRUNO S C.A detailed analysis of thermoacoustic interaction mechanism in a turbulent premixed flame[C]//ASME Turbo Expo.Vienna,Austria,2004.
[7]KRUEGER U.Selbsterregte brennkammer schwingungen experimentelle und numerische untersuchungen zur flammendynamik[D].Technical University Aachen,1999.