● 摘要
脉动燃烧技术是一种新型的燃烧技术，具有热效率高、污染物排放量低等优点。然而在脉动燃烧技术的开发过程中常常碰到运行稳定性差、燃烧工况不佳等诸多问题，限制了脉动燃烧技术的推广与应用。本文对Helmholtz脉动燃烧工作稳定性进行了系统的研究。通过数值分析的方法对燃烧室头部空气与燃气的掺混情况进行分析，计算出燃烧室内浓度场以及速度场的分布，并且对不同燃气流量、不同喷嘴结构情况下燃烧室内的掺混效果进行了对比。此外，针对掺混对脉动燃烧稳定性的影响设计试验装置和研究方案，从燃气喷嘴结构、空气阀结构、燃烧室头部结构以及供气压力四个方面入手，对比燃烧室内压力波形，分析其振幅和频率的变化规律以及不稳定压力波形的特点。同时对尾管、去耦室对稳定性的影响也做了相关分析。论文最后介绍了脉动燃烧技术在工程上的应用实例，对脉动燃烧加热炉的设计过程以及各部件的设计思想进行了分析总结。研究结果表明：燃气喷嘴结构、空气阀结构、燃烧室头部结构以及供气压力都对脉动燃烧的稳定性存在影响。其中，燃气喷嘴对稳定性起着关键性的作用，过大或者过小的燃气喷嘴流量都会造成脉动燃烧的不稳定，喷嘴的喷孔角度的变化甚至可能造成燃烧器的无法正常点火。