燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室，该装置包括控制机匣，其内设有可调通道机构和可调声学共振器，控制机匣内位于可调通道机构与出口之间设有可调孔板；可调通道机构包括堵塞部和通道部，堵塞部沿控制机匣径向的堵塞截面可调节，通道部沿控制机匣轴向的通道长度均可调节，可调孔板沿控制机匣轴向的位置可调节。该装置安装于燃烧室出口，通过综合调控燃烧室出口的截面积、出口长度、共振器强度以及燃烧室出口声边界的各项参数来调节燃烧室燃烧振荡的幅值和频率，实现对燃烧室燃烧振荡幅值和频率的预期控制，能够针对不同频率下的燃烧振荡进行不同幅值的调控，有利于开展相应的实验研究。相应的实验研究。相应的实验研究。

【技术实现步骤摘要】
燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室


[0001]本专利技术涉及能源动力
，尤其涉及一种燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室。

技术介绍

[0002]化石燃料的燃烧仍是当今获取能源动力的主要方式之一，而燃气轮机是当今能源动力领域的重要装备之一，被广泛的应用于航空、航海和发电等行业中。其中燃气轮机燃烧室是整个燃气轮机的核心部件和动力源头。但随着越来越严格的污染物排放要求，为了减少以氮氧化物(NOx)为主的污染物排放，先进低排放燃烧室多采用贫油预混燃烧技术，燃烧室常常在临近熄火的工作状态下运行，因此对外界的扰动十分敏感，容易受到外界扰动，产生释热率脉动。当燃烧室内的释热率脉动与燃烧系统声学发生耦合时(可简单理解为满足瑞利准则)，则容易引起大幅度的释热率脉动和压力脉动，燃烧室内的大幅度的压力脉动和释热脉动可能会使燃烧室产生结构损伤，进而可能影响燃烧室甚至整个动力或能源装备系统的稳定运行和安全工作。因此，燃烧振荡是现代动力与能源装备必须尽力规避的。
[0003]当燃烧室内的发生燃烧振荡时，燃烧室内的振荡幅值和释热脉动强度是无法进行控制的，完全是由燃烧室内的声学特性和火焰的相关物理量决定的。因此，在进行燃烧室开发时，希望能在实验台上复现整机的燃烧振荡特性，或者是在很宽的声学条件下测试燃烧室的综合振荡特性，以便能够在进入整机测试前，单独地对燃烧室的燃烧振荡特性进行测试和优化，降低整机研发阶段的风险。在燃烧室研发阶段，针对真实燃烧室开展燃烧振荡的实验，由于燃烧室上下游结构受实验台本身设计的影响，一般难以改动，固定的上下游结构导致声学特性单一，无法确保能复现整机时出现的燃烧振荡特性(比如频率或幅值与整机的无法对应)，或只能出现个别的燃烧振荡特性，而不具备调节能力，无法实现对一款燃烧室在多种声学条件下测试其燃烧振荡特性，大大降低了实验和开发效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室，用以解决现有技术中由于燃烧室结构固定，难以有效控制燃烧振荡的缺陷，实现对燃烧室内的燃烧振荡模态和燃烧振荡的强度有效调控的目的。
[0005]本专利技术提供一种燃烧振荡控制装置，包括控制机匣，所述控制机匣的一端设有入口，所述入口内设有可调通道机构，所述控制机匣的另一端设有出口，所述控制机匣内设有可调声学共振器，所述控制机匣内位于所述可调通道机构与所述出口之间的位置处设有可调孔板；
[0006]其中，所述可调通道机构包括堵塞部和通道部，所述堵塞部沿所述控制机匣径向的堵塞截面可调节，所述通道部沿所述控制机匣轴向的通道长度均可调节，所述可调孔板沿所述控制机匣轴向的位置可调节。
[0007]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述堵塞部包括第一伸缩板，所述通道部包括第二伸缩板，所述第一伸缩板垂直于所述控制机匣设置，所述第二伸缩板垂直于所述
第一伸缩板设置，所述第一伸缩板沿所述控制机匣径向的长度可伸缩调节，所述第二伸缩板沿所述控制机匣轴向的长度可伸缩调节。
[0008]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述堵塞部包括第一堵塞板，所述通道部包括第二堵塞板，所述第一堵塞板垂直于所述控制机匣设置，所述第二堵塞板与所述第一堵塞板转动连接。
[0009]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述可调声学共振器包括共振器颈部、共振器腔体和共振器盖板，所述共振器盖板设于所述共振器腔体内并与所述共振器腔体螺纹连接，所述共振器盖板通过螺纹在所述共振器腔体内移动达到对所述可调声学共振器的体积调节。
[0010]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述可调声学共振器设有两个，且两个所述可调声学共振器对称布置在所述控制机匣内壁上。
[0011]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述可调孔板包括多孔板和移动调节机构，所述多孔板通过所述移动调节机构与所述控制机匣内壁连接，所述多孔板沿所述控制机匣的轴向垂直设置，并通过所述移动调节机构沿所述控制机匣的轴向可移动设置。
[0012]根据本专利技术提供的燃烧振荡控制装置，所述移动调节机构包括滑轨，所述滑轨沿所述控制机匣的轴向布置。
[0013]本专利技术还提供一种燃烧振荡控制方法，包括：
[0014]通过在燃烧出口段设置堵塞通道，获取第一参数值和第二参数值，所述第一参数值为所述堵塞通道的堵塞截面面积，所述第二参数值为所述堵塞通道长度；
[0015]通过在燃烧出口段且位于所述堵塞通道后段设置共振器，获取第三参数值，所述第三参数值为所述共振器强度；
[0016]在燃烧出口段且位于所述堵塞通道后段设置多孔板，获取第四参数值，所示第四参数值为所述多孔板到所述堵塞通道段长度；
[0017]通过调节所述第一参数值、所述第二参数值、所述第三参数值以及所述第四参数值控制燃烧振荡的频率和幅值。
[0018]本专利技术提供一种燃烧室，包括进气段、燃烧段和排气段，所述燃烧段与所述排气段之间设有如上所述的燃烧振荡控制装置。
[0019]根据本专利技术提供的燃烧室，所述燃烧段包括火焰筒，所述火焰筒的出口连接所述可调通道机构，所述控制机匣与所述排气段连接处设有临界孔板。
[0020]本专利技术提供的燃烧振荡控制装置、方法及燃烧室，通过在控制机匣入口内设置可调通道机构，可调通道机构沿控制机匣径向的堵塞截面以及沿控制机匣轴向的通道长度均可调节，从而可以改变燃烧出口段直径和出口长度来实现对燃烧振荡模式和振荡强度的调节；通过在控制机匣内设置可调声学共振器来实现对不同燃烧振荡模式下燃烧振荡强度的削弱；通过在控制机匣内位于可调通道机构与控制机匣出口之间的位置处设有可调孔板，可调孔板沿控制机匣轴向的位置可调节，通过改变燃烧出口段声边界的相对位置来实现对燃烧振荡频率和振荡幅值的改变。该装置安装于燃烧室出口，通过综合调控燃烧室出口的截面积、出口长度、共振器强度以及燃烧室出口声边界的各项参数来调节燃烧室燃烧振荡的幅值和频率，实现对燃烧室燃烧振荡幅值和频率的预期控制，能够针对不同频率下的燃烧振荡进行不同幅值的调控，有利于开展相应的实验研究。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是现有技术中燃烧室结构示意图；
[0023]图2是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术提供的燃烧室结构示意图；
[0025]图4是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置的可调通道机构第一示意图；
[0026]图5是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置的可调通道机构第二示意图；
[0027]图6是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置的可调通道机构第三示意图；
[0028]图7是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置的可调声学共振器结构示意图；
[0029]图8是本专利技术提供的燃烧振荡控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃烧振荡控制装置，其特征在于，包括控制机匣(11)，所述控制机匣(11)的一端设有入口(11
‑
1)，所述入口(11
‑
1)内设有可调通道机构(9)，所述控制机匣(11)的另一端设有出口(11
‑
2)，所述控制机匣(11)内设有可调声学共振器(13)，所述控制机匣(11)内位于所述可调通道机构(9)与所述出口(11
‑
2)之间的位置处设有可调孔板(10)；其中，所述可调通道机构(9)包括堵塞部(9
‑
1)和通道部(9
‑
2)，所述堵塞部(9
‑
1)沿所述控制机匣(11)径向的堵塞截面可调节，所述通道部(9
‑
2)沿所述控制机匣(11)轴向的通道长度均可调节，所述可调孔板(10)沿所述控制机匣(11)轴向的位置可调节。2.根据权利要求1所述的燃烧振荡控制装置，其特征在于，所述堵塞部(9
‑
1)包括第一伸缩板，所述通道部(9
‑
2)包括第二伸缩板，所述第一伸缩板垂直于所述控制机匣(11)设置，所述第二伸缩板垂直于所述第一伸缩板设置，所述第一伸缩板沿所述控制机匣(11)径向的长度可伸缩调节，所述第二伸缩板沿所述控制机匣(11)轴向的长度可伸缩调节。3.根据权利要求1所述的燃烧振荡控制装置，其特征在于，所述堵塞部(9
‑
1)包括第一堵塞板，所述通道部(9
‑
2)包括第二堵塞板，所述第一堵塞板垂直于所述控制机匣(11)设置，所述第二堵塞板与所述第一堵塞板转动连接。4.根据权利要求1所述的燃烧振荡控制装置，其特征在于，所述可调声学共振器(13)包括共振器颈部(13
‑
1)、共振器腔体(13
‑
2)和共振器盖板(13
‑
3)，所述共振器盖板(13
‑
3)设于所述共振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩啸，韩猛，严熙成，林宇震，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：