清华大学学报(自然科学版)

作者：扈学超, 毕笑天, 刘策, 邵卫卫

单位：1. 中国科学院 工程热物理研究所, 先进能源动力重点实验室, 北京 100190;<br>2. 中国科学院大学, 北京 100049;<br>3. 江苏中科能源动力研究中心, 连云港 222069

关键词：燃气轮机,氢燃烧,微预混燃烧,燃烧不稳定性,本征正交分解

基金：航空发动机及燃气轮机基础科学中心重大项目(P2022-A-II-006-003);中国科学院青年创新促进会项目(Y2021054)

该文针对一种自主设计的氢燃料微预混燃烧器,开展了常压下掺氢甲烷燃料微预混火焰燃烧不稳定性实验研究。从纯甲烷到纯氢气,研究了不同氢含量下NOx排放、动态压力、火焰结构等燃烧特性,结果表明：该预混燃烧器具有较优异的低排放燃烧性能,可适应较宽氢含量燃料并实现稳定燃烧,其中纯氢燃料在绝热火焰温度1 850 K时NOx不高于5 μmol/mol (干基,15% O2摩尔浓度);在氢含量为10%和20%时,氢燃料微预混火焰出现振荡燃烧现象,且激发更高阶的谐波;在更高氢含量下微混火焰出现高频脉动,但幅值较低。利用本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法对振荡工况进行分析,提取其模态的时间系数和空间分布特征,发现一阶模态都表现为与整体脉动主频相同的体积振荡,二阶模态都表现为轴向脉动,脉动频率是主频的2倍。随着氢含量进一步升高,轴向模态渐渐转变为火焰间相互作用。

来源：2023年第4期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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