微型燃气轮机燃烧室流场数值分析与试验研究

采用CFD方法对微型燃气轮机蒸发管燃烧室进行结构设计和流场分析,采用试验方法进行验证,主要考查设计点状态下的燃烧效率、压力损失、燃烧室出口温度场分布不均匀系数F_(OTD)与出口温度场径向不均匀度F_(RTD)。对比分析燃烧室出口温度的CFD与试验结果,二者吻合较好。试验表明:该燃烧室燃烧效率为99.6%,压力损失为4.3%,出口温度平均后的F_(OTD)为0.102,F_(RTD)为0.067。     

微型燃气轮机燃烧室性能的数值研究

针对Capstone公司的C30微型燃气轮机的燃烧室，采用κ—ε湍流模型、EBU—Ambenius湍流燃烧模型描述其燃烧流动，采用扩展Zeldivch机制描述HOx生成；应用分区结构化网格和SIMPLE算法求解控制方程，进行了三维燃烧流动的数值模拟研究，同时对燃烧室的整体性能进行了分析。通过数值计算及结果分析，着重研究了环型贫燃预混燃烧室的燃烧组织形式对燃烧室性能的影响，并探讨了流动控制板对燃烧室内燃烧流动和燃烧室出口HOx分布的影响。数值研究的主要目的是配合新型微型燃气轮机的研制，获得微型燃气轮机燃烧室的设计经验，为研制既有高燃烧效率和燃烧稳定性，又有低HOx排放特性的燃烧室奠定基础。     

生物质气微型燃气轮机燃烧室的数值模拟

将生物质气应用在为天然气设计的微型燃气轮机中时,由于其热值较低以及可燃成份的不同,会给燃烧室的温度场、速度场以及燃烧特性造成影响.对30 kW级微型燃气轮机的燃烧室进行了初步的设计,并在此基础上采用Fluent软件对燃烧室燃烧甲烷气和生物质气进行了数值模拟比较,探讨了燃烧生物质气对燃烧室内部流动、温度分布和NOx排放造成的影响及其原因,为今后生物质气微型燃气轮机燃烧室的设计应用提供了数据.     

配风比对微型燃气轮机燃烧室燃烧性能影响的数值模拟

以采用燃料和空气预混燃烧方式的微型燃气轮机燃烧室为研究对象,根据设计参数对燃烧室进行建模和模拟计算,模拟不同工况下预混燃料在燃烧室内经过湍流流动并发生燃烧化学反应的过程,进而得到燃烧室内的热态流场、温度分布以及出口烟气中污染物的排放量.结果 表明:在总过量空气系数为3.01的情况下,随着旋流器进口当量比的增大以及助燃风质量流量比例的升高,预混火焰的锋面温度有所升高,出口NOx质量浓度与出口温度分布因子呈正相关.     

喷嘴与安装孔之间的缝隙对微型燃气轮机燃烧室影响的数值分析

为了探究喷嘴与燃烧室壁面安装孔间的缝隙对微型燃气轮机燃烧室流动及燃烧特性的影响,运用三维数值计算软件,对30 kW微型燃气轮机燃烧室在不同面积缝隙下的燃烧过程进行了数值计算,得到了燃烧室内的流场及温度场,并对比分析了燃烧室各处的气体流量分配、燃烧室内部温度分布以及污染物排放量。计算结果表明:缝隙面积的变化对燃烧室内气量分配的影响是全局性的,随着缝隙面积的增大,缝隙内的气体流量增加,燃烧室其它各处的流量则相应减小。在贫燃的条件下,这一过程使得燃烧室内部的整体温度逐渐减低,随之C0的排放量小幅增大。此外,一定范围内的缝隙能够在降低燃烧室整体温度的同时维持火焰形态,有效降低NOx的排放量。     

微型燃气轮机富氧燃烧室数值及试验研究

研究了一种采用烟气循环富氧燃烧的微型燃气轮机燃烧室.由燃烧稳定、总压恢复系数、出口温度场等几个方面确定燃烧室基本的几何尺寸,在空气以及氧气体积分数30%的O2/CO2工况下,利用CFD软件和试验对设计燃烧室的热态流场、燃烧效率、压力损失等性能进行了对比研究.结果表明,在富氧燃烧条件下,设计的燃烧室流场合理,燃烧稳定、效率高,压力损失小,基本上达到了设计要求;在空气工况下,会出现燃烧效率低、出口温度过高、不均匀系数过高等问题.     

微型燃气轮机燃烧室NOx排放性能实验研究

作为微型燃气轮机的核心部件之一,燃烧室性能的优劣将直接影响微型燃气轮机的整体性能。随着环保意识的增强和环保法规的日益严格,控制燃烧室污染物的排放业已成为一个重要课题。以一微型燃气轮机燃烧室为对象进行了热态条件下NOx排放性能的实验研究。实验结果表明：随着过量空气系数的增加,NOx的排放浓度呈下降趋势;燃烧区温度的升高以及在高温区停留时间变长,NOx生成量大大上升;在较高负荷工况下,NOx的排放量较小。     

微型燃气轮机燃烧室热力性能的实验研究

对一微型燃气轮机燃烧室在不同负荷下的热力性能进行了实验研究,得到了该燃烧室在不同负荷下燃烧效率,出口温度分布,总压保持系数及NOx排放浓度等燃烧室性能指标参数的变化情况.结果表明,该燃烧室在各个实验负荷工况下均具有优异的性能,同时随着负荷的增加,压力损失增大,NOx排放浓度降低.     

燃气轮机燃烧室流场数值计算研究及分析

对燃气轮机逆流式环形燃烧室,热态三维流场的数值模拟问题进行了研究,建立了三维计算模型,生成了数值计算网格。数值模拟研究表明,改变燃烧室的几个结构参数,可以得到更加合理的流场。通过对关键截面的流动分析,可以判断燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室结构设计、改善流场奠定了基础。     

微型燃气轮机燃烧室性能影响因素的探讨

针对微型燃气轮机燃烧室性能的各种影响因素(进气条件、燃料热值、燃烧室结构等)对燃烧稳定性和燃烧效率的影响,介绍了国内外相关实验和数值模拟研究现状,分析了燃烧室主要污染物的生成机理和影响因素,以及降低氮氧化物排放浓度的技术措施。     

某重型燃气轮机环形燃烧室的数值模拟

完成了环形燃烧室从扩压器、旋流器到火焰简完整真实几何结构的建模,并进行三维数值模拟.数值计算采用有限速率/涡团耗散湍流燃烧模型、Realizable k-ε湍流模型、SIMPLE压力速度耦合算法以及二阶精度迎风差值格式.分析了不同负荷对流星分配、出口温度、燃烧效率、压力损失以及污染物排放的影响.在对比现场实测结果后发现...     

某型燃气轮机燃烧室性能数值模拟

应用CFD方法对航改QD128燃气轮机燃烧室性能进行了数值模拟。模拟结果表明:燃烧室流量分配设计基本合理,燃烧室内流场分布符合设计规律;燃烧室出口平均温度为1 298K,热点温度1 486K,径向温度分布曲线符合设计要求,OTDF=0.280,RTDF=0.086,略高于航机水平。模拟结果丰富了QD128燃机性能指标,为该机的运行、改进提供了可靠的参考依据。     

微型燃气轮机燃油燃烧室燃烧特性的模化试验研究

基于模化试验方法,对设计的100kW级微型燃气轮机燃油燃烧室在额定工况下的性能以及在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响进行了研究。结果表明,燃烧室燃烧效率达到99%以上,总压恢复系数达到94.5%,出口温度最大不均匀度低于20%,NOx排放指标低于9g/kg,火焰筒壁面温度分布均匀。此外,随着燃烧室进口温度的升高,燃烧效率增大,出口温度最大不均匀度减少,CO和UHC的排放指标明显降低,但总压恢复系数有所降低,NOx排放指标有所升高。     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

燃气轮机燃烧室与透平交互作用研究进展

当代高性能燃气轮机高温部件燃烧室和透平存在着复杂的流动传热现象.随着燃机透平进口温度不断提高,部件交互作用愈发突出,直接影响到燃烧筒和叶片材料的温度水平.总结了国内外燃机中燃烧室/透平交互作用的研究进展,包括热斑、湍流度、辐射、旋流、尾迹管理等因素,归纳了典型的理论研究、实验研究、数值模拟成果.燃烧室与透平交互作用的机理研究已取得较大进展,在真机工况下的验证与应用仍需开拓.高温部件的实验平台与计算开发是支撑设计体系建设的重要基础.     

燃气轮机燃烧室中快速型NO形成的数值计算

为数值预测燃气轮机燃烧室生成的快速型NO含量,分别采用完全NO机理GRI3. 0(其中快速型NO机理为HCN子机理)及GRI3. 0_modified(其中快速型NO机理为NCN子机理),通过计算流体力学(CFD)软件计算贫预混旋流火焰下的总NO生成,并将出口NO浓度的计算结果与实验值进行比较;然后分别采用加法和减法计算了HCN子机理及NCN子机理的快速型NO的生成。结果表明:GRI3. 0及GRI3. 0_modified均对出口NO浓度做出了准确的预测,GRI3. 0_modified的准确度比GRI3. 0高7%,这归功于后者的NCN子机理对前者的HCN子机理的替换;加法与减法的计算结果相互对应,验证了这两种方法计算快速型NO的准确性; NCN子机理的快速型NO生成速率高于HCN子机理,前者的NO出口浓度比后者高1倍,分别占各自完全NO机理生成的总NO出口浓度的17%(NCN)及10%(HCN)。     

燃气轮机催化燃烧室的实验研究

介绍了预混和催化燃烧相结合的燃烧室原理,对此种燃烧室进行实验研究,分析了影响催化燃烧的主要因素。预混与催化燃烧相结合能延长催化剂的使用寿命,改善燃烧室的可靠性,更经济地降低燃气轮机ＮＯｘ的排放。