【摘要】：為了降低氮氧化合物排放和獲得較高的燃燒效率,現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)燃燒室越來越多地采用燃料與空氣預(yù)混貧油燃燒方式。然而預(yù)混貧油燃燒更易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象,并伴隨著放熱量和壓力的大幅波動,使燃燒性能下降并降低燃燒室的使用壽命。本文針對燃燒室燃燒振蕩問題,開展燃燒室一維參數(shù)化模型的構(gòu)建,并進(jìn)行相關(guān)的主動控制算法研究。(1)燃燒室燃燒振蕩建模。為了簡化建模過程,本文針對一維環(huán)形燃燒室建模。為了研究燃燒室內(nèi)聲波和燃料熱釋放間的耦合關(guān)系,首先通過三大守恒方程確立燃料在燃燒室內(nèi)點(diǎn)火前后速度、溫度、壓力等平均熱力學(xué)參數(shù)間的關(guān)系,隨后通過火焰模型表示燃?xì)鉄後尫怕逝c燃?xì)馑俣乳g的關(guān)系,最后結(jié)合邊界條件構(gòu)建完整的燃燒室熱聲耦合動力學(xué)模型。(2)對燃燒室燃燒模型進(jìn)行頻域和時域的分析。頻域分析研究燃燒振蕩主模態(tài)和其他模態(tài)下的振蕩頻率,以及振蕩頻率在不同的燃?xì)鈹_動速度下的變化規(guī)律。時域分析研究燃?xì)馑俣群蛪毫﹄S時間變化的規(guī)律,以及在非線性燃燒狀態(tài)下燃?xì)馑俣群蛪毫φ袷幍娘柡吞匦�。最后分析燃燒室�(guī)缀螀?shù)、進(jìn)口氣流參數(shù)以及邊界條件對振蕩模態(tài)的影響。(3)燃燒室燃燒振蕩主動控制算法研究。構(gòu)建相位延遲控制器和H無窮回路成形控制器。兩種控制器都通過熱釋放率的反饋,以揚(yáng)聲器為執(zhí)行器控制燃燒室的燃燒振蕩,擁有較好的振蕩抑制效果,且H無窮控制器適用于更寬泛的工況條件。(4)進(jìn)行燃燒振蕩及其主動控制試驗(yàn),驗(yàn)證燃燒室模型和控制器的有效性。該燃燒試驗(yàn)平臺以丙烷作為燃料,能夠達(dá)到貧油燃燒的工況并激勵出燃燒振蕩現(xiàn)象,在主動燃燒控制試驗(yàn)中取得了良好的效果,以揚(yáng)聲器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)可抑制振蕩幅度24.6dB。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V231.2

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本文編號：2625281