热声稳定性预测方法和装置制造方法及图纸

本公开涉及热力机械领域，尤其涉及一种热声稳定性预测方法和装置。通过本公开实施例提供的热声稳定性预测方法，可以实现在复杂流动条件下，如受旋流影响时，对热力设备更准确、更接近真实情况的热声稳定性预测；可以研究受不同流动参数和不同热释放条件影响时，热声稳定性的变化规律，为燃烧系统的安全、稳定工作提供合理的参数设计范围；可以优化设计方案，在考虑复杂流动旋流流动以及扰动量径向非均匀分布等实际情况后，优化现有的设计方案，保证燃烧系统在更宽的范围内安全工作，提高燃烧系统的鲁棒性。统的鲁棒性。统的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
热声稳定性预测方法和装置


[0001]本公开涉及热力机械领域，尤其涉及一种热声稳定性预测方法和装置。

技术介绍

[0002]在航空发动机燃烧室以及工业燃气轮机等热力装置中，为保证燃料具有充分的燃烧时间，常安装旋流器等装置来增加燃烧的回流区，保证燃料的充分燃烧。同时，在航空发动机加力燃烧室前，会安装斜支板增加阻塞比，实现发动机对隐身性能的需求。以上热力装置的发展需求和发展趋势都意味着将在燃烧系统中产生更大的旋流速度。以往基于周向低阶声网络模型预测热声稳定性的方法难以在三维空间内考虑旋流速度对热声稳定性带来的影响，于是，发展一种包含旋流影响的三维热声稳定性预测方法，为热力装置的燃烧系统设计提供一种快速、准确、方便的预测技术是很重要的。
[0003]由于实验的复杂性，大涡模拟等数值计算方法往往需要大量的计算资源，现阶段的一种研究方式是构建周向低阶声网络模型研究受周向流动速度影响的热声稳定性。这种方法是在周向划分单元，各单元内分别满足质量守恒和动量守恒条件，各单元间在周向上满足周期性条件，从而得到特征方程。通过求解系数矩阵的特征值可以得到燃烧系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热声稳定性预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取燃烧系统内的气体质量方程、气体动量方程以及气体能量方程；将所述气体质量方程、气体动量方程以及气体能量方程中表示气体的压力p、气体的密度ρ、气体的速度和单位体积热量q的变量分解为包含平均量和扰动量的描述形式；将所述包含平均量和扰动量描述形式的变量代入所述气体质量方程、气体动量方程和变形后的气体能量方程，得到关于一阶扰动量的方程组；在燃烧系统的第一区域内等熵条件下扰动量之间满足第一设定条件时，将所述一阶扰动量的方程组化简得到第一化简方程组；在燃烧系统的第二区域内扰动量之间满足第二设定条件时，将所述一阶扰动量的方程组化简得到第二化简方程组；其中，所述第一区域和所述第二区域的交界面为火焰燃烧区域；采用分区谱方法将所述第一化简方程组和第二化简方程组进行径向数值离散，结合火焰燃烧区域积分形式的守恒方程，得到燃烧系统的特征方程；根据所述特征方程预测所述燃烧系统的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种热声稳定性预测方法，其特征在于，忽略粘性力、其他力源项、热传导以及质量源输入的情况，所述气体质量方程、气体动量方程以及气体能量方程分别为式(1)、式(2)和式(3)；分别为式(1)、式(2)和式(3)；分别为式(1)、式(2)和式(3)；其中，t,ρ,p,S,T,q分别表示时间、气体的密度、气体的速度、气体的压力、气体的熵、气体的温度和单位体积热量。3.根据权利要求2所述的一种热声稳定性预测方法，其特征在于，所述方法包括：结合理想气体状态方程，将所述气体质量方程、气体动量方程以及气体能量方程整理后得到所述变形后的气体能量方程，即式(4)；其中，c为声速，γ为比热比。4.根据权利要求3所述的一种热声稳定性预测方法，其特征在于，所述包含平均量和扰动量的变量p、ρ、和q的描述形式为：和q的描述形式为：其中，带有上标横线的物理量表示平均量，另一项表示扰动量。5.根据权利要求4所述的一种热声稳定性预测方法，其特征在于，所述关于一阶扰动量的方程组为式(5)
‑
(9)：
其中，r、θ和x分别表示燃烧系统的径向、周向、轴向坐标，和分别表示燃烧系统的径向、周向、轴向主流流动速度，v'
r
、v'
θ
和v'
x
分别表示燃烧系统的径向、周向、轴向速度的扰动量。6.根据权利要求5所述的一种热声稳定性预测方法，其特征在于，所述第一设定条件为一设定条件为和所述第一化简方程组为式(14)
‑
(17)；(17)；(17)；(17)；其中，带下标1的变量表示区域1中的变量；c
p
为比定压热容；物理量上的符号“^”表示复数幅值；i表示虚数单位；b表示热源间断面的轴向位置；m表示周向模态数；ω表示特征频率；k
x
表示轴向波数，且满足式(18)：其中，表示波数，M
θ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓峰，秦蕾，王晓宇，张光宇，孙大坤，杜林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：