摘要 : 氢燃料燃气轮机是目前最具有前景的研究方向,氢燃料特别是绿氢能源能够减少温室气体排放、提高能源利用率,但由于氢能燃烧化学反应速率较快、燃烧速度高,容易引发热声振荡现象。热声振荡是声波与热释放在相位差小于90°时耦合作用的结果,该现象会对燃气... 展开 氢燃料燃气轮机是目前最具有前景的研究方向,氢燃料特别是绿氢能源能够减少温室气体排放、提高能源利用率,但由于氢能燃烧化学反应速率较快、燃烧速度高,容易引发热声振荡现象。热声振荡是声波与热释放在相位差小于90°时耦合作用的结果,该现象会对燃气轮机造成疲劳损伤,甚至损坏部件,热声振荡的诱因包括火焰热释放波动、声压脉动、燃烧室内流场波动等,对这些参量的耦合研究可加深对热声振荡的认识,为预测热声振荡提供理论基础。热声振荡研究涉及到的测试参量包括动态压力、火焰热释放、温度、当量比、速度,对应的测试手段应具备高频测量的能力。动态压力的测试手段主要包括压力传感器和麦克风,由于压力的时域响应快,动态特征明显,是热声耦合作用的关键参量,研究最为广泛。火焰热释放主要使用OH*化学发光或者荧光信号来进行表征,测试手段包括图像增强型高速相机(ICCD)、光电倍增管(PMT)、平面激光诱导荧光(PLIF)等。温度测量除了常用的热电偶,光学诊断技术有可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)、PLIF、拉曼光谱(RS)等。当量比作为对燃烧有直接影响的参量,烟气分析仪等传统手段难以进行动态测量,早期使用当量比波动方程来进行评估,后来发展的TDLAS、PLIF、激光诱导击穿光谱(LIBS)等光学测试技术都具备获得当量比动态波动的能力。速度脉动是直接作用于热声振荡的参量,测试技术包括一维的双麦克风测速、热线风速仪、激光多普勒测速(LDV),以及多维的粒子图像测速(PIV)、纹影等。至今为止,关于热声振荡测量的大部分技术发展较为成熟,列举了这些燃烧诊断技术的原理以及在热声振荡或不稳定燃烧现象中的应用,并且总结了热声振荡测试的发展与展望。 收起