学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行特性研究
作 者: 翟明
导 师: 夏新林;董芃
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 动力工程及工程热物理
关键词: 脉动燃烧 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器 运行特性 尾管流动与传热 稳定性模型 调节方法
分类号: TK17
类 型: 博士论文
年 份: 2010年
下 载: 65次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
脉动燃烧作为一种先进的燃烧方式具有燃烧效率高、低污染排放等优点。然而脉动燃烧机理复杂,传统的Helmholtz型机械阀或气动阀脉动燃烧器由于受到其自吸供气方式的限制,其热负荷低、调节范围窄,这也成为该设备大型化的主要瓶颈。本文提出了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器的设计思想,采用连续强制供气方式,直接利用燃烧器的声学结构产生脉动燃烧,具有自主调节平衡压力,运行可靠性强,容积热负荷高,负荷调节范围宽,并可实现大功率化等优点。本文以Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器为研究对象,对燃烧器的频率特性、压力特性、传热特性、运行稳定性及调节方法进行了实验研究和理论分析,得到如下研究结果:(1)研制了Helmholtz型无阀自激燃气脉动燃烧器实验系统,通过连续供气、供燃料的方式,直接利用燃烧器的Helmholtz型共振声学结构来实现脉动燃烧,可自主调节燃烧器的热负荷。实验运行结果表明本文设计的Helmholtz型无阀自激燃气脉动燃烧器不仅能够产生稳定的脉动燃烧,且脉动的压力幅度明显高于相同条件下的传统Helmholtz型脉动燃烧器。(2)对上述Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器的频率特性、压力特性、传热特性进行了理论分析和实验研究,得到了燃烧器几何结构、过量空气系数、放热量与频率、压力之间的关系,并通过实验研究单尾管及多尾管条件下的燃烧器运行特性,验证了理论分析的正确性;定量地比较了单尾管及多尾管条件下脉动流与相同雷诺数下稳定流的传热系数,得到脉动流的传热系数是稳定流传热系数的2~5倍;通过实验测量和计算,以及在实验工况条件下对尾管内脉动流动进行数值模拟,阐述了尾管内脉动流动特性,解释了脉动燃烧强化传热的原因。(3)建立了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器稳定性数学模型。该模型考虑了反应物的供给方式、燃烧室内的化学反应、燃烧室壁面辐射与对流传热损失以及尾管内流体的密度变化对脉动燃烧稳定运行的影响。在实验条件范围内对实验结果与理论计算结果进行比较,得到了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器能够稳定运行的条件。(4)提出了在不改变燃烧器结构的条件下调节脉动燃烧的方法。在脉动燃烧器尾部建立去耦室压力调节系统,实验研究了去耦室压力变化对脉动燃烧器运行特性的影响,并根据声学理论分析了各参数之间的关系,提出了能够增强脉动燃烧强度及增强传热的方法。针对Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行过程中可能出现的频率跳变现象进行了实验研究,得到了脉动燃烧器的运行频率随热负荷、当量比跳变的规律,并运用瑞利准则分析了产生这一现象的原因,提出了调节脉动燃烧器频率跳变的有效方法。
|
全文目录
摘要 3-5 Abstract 5-12 符号说明 12-14 第1章 绪论 14-29 1.1 课题背景及研究的目的和意义 14-17 1.2 脉动燃烧发展史 17-19 1.3 国内外研究现状 19-26 1.3.1 国外研究现状 19-23 1.3.2 国内研究现状 23-26 1.3.3 存在的问题 26 1.4 主要研究内容 26-27 1.5 本文的结构安排 27-29 第2章 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧实验系统设计及实验台调试 29-41 2.1 引言 29 2.2 实验台设计及其工作原理 29-32 2.3 实验测量方法 32-35 2.4 实验测试结果 35-40 2.5 本章小结 40-41 第3章 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器频率和压力特性的理论及实验研究 41-62 3.1 引言 41 3.2 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器频率特性的理论分析 41-47 3.2.1 振动方程分析法 41-44 3.2.2 转移矩阵分析法 44-47 3.3 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器压力特性的理论分析 47-53 3.3.1 燃烧室压力特性 47-52 3.3.2 尾管压力特性 52-53 3.4 实验结果与理论计算结果比较 53-60 3.4.1 单尾管的压力和频率特性 53-57 3.4.2 多尾管的压力和频率特性 57-60 3.5 本章小结 60-62 第4章 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器尾管传热的实验研究及数值模拟 62-78 4.1 引言 62-63 4.2 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器尾管传热的实验研究 63-65 4.2.1 压力振幅对传热的影响 63-64 4.2.2 频率对传热的影响 64-65 4.3 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器尾管传热的数值模拟 65-77 4.3.1 模拟工况 66 4.3.2 控制方程及边界条件 66-69 4.3.3 网格生成及求解方法 69-70 4.3.4 模拟结果及分析 70-77 4.4 本章小结 77-78 第5章 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器稳定性模型建立及分析 78-96 5.1 引言 78-79 5.2 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器稳定性模型的建立 79-86 5.2.1 模型方程的推导 79-84 5.2.2 模型的求解 84-86 5.2.3 实验结果与理论计算结果比较. 86 5.3 稳定性分析 86-95 5.4 本章小结 95-96 第6章 Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行特性的调节方法 96-111 6.1 引言 96 6.2 去耦室压力对运行特性的调节 96-104 6.2.1 运行参数随去耦室压力的变化. 97-103 6.2.2 调节运行特性的方法 103-104 6.3 频率跳变的调节 104-110 6.3.1 频率跳变现象 104-106 6.3.2 频率跳变分析及调节方法 106-110 6.4 本章小结 110-111 结论 111-114 参考文献 114-122 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 122-125 致谢 125-126 个人简历 126
|
相似论文
- 高中男生支撑跳跃练习中恐惧心理产生的原因和调节方法的实践研究,G633.96
- 曝气生物滤池处理生物絮凝吸附工艺出水的试验研究,X703
- 太阳能复合能源空调热水系统运行特性的实验研究,TK512.4
- 间歇性电源对电网电压运行特性的影响分析,TM712
- 某住宅小区土壤源热泵系统夏季运行特性的研究,TU831.3
- 蒙西电网接纳大型风电场能力研究,F426.61
- 可控并联电抗器应用于特高压交流输电线路的研究,TM472
- 蓄能型污水源热泵系统的性能分析和综合评价,TU831.3
- 空调热水一体机制冷兼制热水模式控制技术的研究,TB66
- 脉动燃烧器尾管流动与传热数值模拟,TK124
- 富水土壤地源热泵特性研究,TK523
- 声波作用下预混火焰热工参数的测量与分析,TK16
- 船用变风量空调系统的运行特性及其送风控制研究,TU831.3
- 降雨条件下松散砂土边坡稳定性研究,TU441.4
- 基于模型估计的多采样率控制系统鲁棒稳定性,TP13
- 一体式A/O反应器同步除碳脱臭运行特性研究,X703.1
- 考虑饱和时1000MW水轮发电运行特性分析,TM312
- 永磁同步牵引电动机运行特性分析,TM341
- 异步风机运行特性及并影响研究,TM614
- UASB反应器处理大豆蛋白废水的运行特性与数学建模,X703
- 热湿传递综合作用下地源热泵运行特性分析,TU831
中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备
© 2012 www.xueweilunwen.com
|