校企合作畢業(yè)設計

高效低碳燃氣輪機燃燒室熱聲耦合振蕩燃燒問題的抑制方法研究

“優(yōu)秀設計”優(yōu)勝獎

資助企業(yè): 昆山江錦機械有限公司

資助年份: 2024

企業(yè)導師: 史兆飛

指導教師: 葛冰

項目成員: 吳慧羽、劉先達、郭興宇

項目海報
項目視頻
項目簡介

項目概述

燃氣輪機作為一種先進、復雜的成套動力系統(tǒng),在能源、軍事等領域都有廣泛

的應用。大功率,高能量密度的設計指標下,帶來了以 NOx為首的污染物排放以及碳排放問題。為滿足環(huán)保要求,目前燃燒室大都采用貧燃預混技術,但在該條件下燃燒室內(nèi)熱聲耦合振蕩現(xiàn)象明顯。

為避免產(chǎn)生高振幅振蕩影響燃氣輪機正常工作,本項目探究了多孔介質穩(wěn)焰罩裝置與亥姆赫茲管裝置的被動控制方法以及基于等離子體的主動控制方法,完成振蕩燃燒抑制實驗驗證,為我國高效低碳燃氣輪機燃燒室的國產(chǎn)化設計提供技術支持。


項目目標

(1) 設計并搭建五噴嘴貧燃預混燃燒室振蕩燃燒抑制實驗驗證平臺。

(2)掌握基于多孔介質穩(wěn)焰罩的被動振蕩抑制控制方法,通過改變穩(wěn)焰罩整體幾何參數(shù)設計以及多孔結構設計有針對性地緩解振蕩現(xiàn)象。

(3)掌握基于亥姆赫茲共振器的被動振蕩抑制控制方法,通過設計共振腔內(nèi)的幾何結構與裝配位置針對性地緩解振蕩現(xiàn)象。

(4)掌握基于等離子體的主動振蕩抑制控制方法,利用閉環(huán)系統(tǒng)實時監(jiān)控燃燒室振蕩情況并做出即時反饋,對變工況條件下燃燒振蕩進行抑制。

(5)總結以上主、被動控制方法,提出基于主、被動控制方法的綜合控制方法并完成實驗驗證


項目成果

     本項目從三種不同的抑制燃氣輪機燃燒室熱聲耦合振蕩思路進行設計,提出了基于主、被動控制的綜合控制方法,包括采用多孔介質穩(wěn)焰罩裝置,改變穩(wěn)焰罩整體幾何參數(shù)設計以及多孔結構設計有針對性地緩解振蕩現(xiàn)象;采用亥姆赫茲共振器置,通過共振器腔內(nèi)結構與在試驗段中的軸向位置設計來應對具有多振蕩主頻的燃燒工況;采用等離子體主動控制系統(tǒng),通過接受采集的信號反饋,利用閉環(huán)系統(tǒng)實時監(jiān)控燃燒室振蕩情況并做出及時反饋,具有高頻、低能耗以及低污染排放等特點。使五噴嘴貧燃預混燃燒室熱聲振蕩幅值降低 20%以上。


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