Самовозбуждение колебаний газа в трубе с закрученным пламенем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена исследованию пульсационного горения в камере сгорания с закрученным потоком. Экспериментально определены условия возбуждения и характеристики акустических колебаний газа в трубе с тангенциальной подачей смеси пропан-бутанового топлива с воздухом. Обнаружена аномальная зависимость частоты колебаний газа от коэффициента избытка воздуха α: минимум при α = 1 и локальный максимум при α ≈ 1.15. При α = 1 колебания газа имеют максимальную амплитуду. Показано, что на частоту колебаний существенно влияют аксиальный градиент скорости звука в трубе, его зависимость от амплитуды колебаний газа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М. Ларионов

Казанский федеральный (Приволжский) университет

Email: Olga.Beloded@kpfu.ru
Россия, Казань

А. О. Малахов

Казанский федеральный (Приволжский) университет

Email: Olga.Beloded@kpfu.ru
Россия, Казань

О. В. Иовлева

Казанский федеральный (Приволжский) университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Olga.Beloded@kpfu.ru
Россия, Казань

Е. В. Семенова

Казанский федеральный (Приволжский) университет

Email: Evgeniya.yallina@gmail.com
Россия, Казань

И. В. Ларионова

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Email: Olga.Beloded@kpfu.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Lieuwen T., Zinn B.T. Theoretical Investigation of Combustion Instability Mechanisms in Lean, Premixed Gas Turbines // AIAA 98-0641. 1998.
  2. Morgans A.S., Stow S.R. Model-based Control of Combustion Instabilities in Annular Combustors // Combust. Flame. 2007. V. 150. P. 380.
  3. Steinberg A.M., Boxx I., Stӧrh M., Meier W., Carter C.D. Flow-flame Interactions Causing Acoustically Coupled Heat Release Fluctuations in a Thermo-acoustically Unstable Gas Turbine Model Combustor // Combust. Flame. 2010. V. 157. P. 2250.
  4. Durox D., Moeck J.P., Bourgouin J.F., Schuller T., Candel S., Morenton P., Viallon M. Flame Dynamics of a Variable Swirl Number System and Instability Control // Combust. Flame. 2013. V. 160. P. 1729.
  5. Malahov A.O., Larionov V.M., Iovleva O.V., Gaianova T.E., Gaponenko S.A. Pulsating Combustion of Propane-butane Fuel Mixture with Air in a Vortex Combustion Chamber // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1588. № 1. 012026.
  6. Matveev K.I., Culick F.E.C. A Study of the Transition to Instability in a Rijke Tube with Axial Temperature Gradient // Journal of Sound and Vibration. 2003. V. 264. P. 689.
  7. Raun R.L., Beckstead M.W. A Numerical Model for Temperature Gradient and Particle Effects on Rijke Burner Oscillations // Combust. Flame. 1993. V. 94. P. 1.
  8. Малахов А.О., Ларионов В.М., Константинов Н.В. Аксиальное распределение температуры газа и скорости звука в трубе с закрученным пламенем // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2022. № 24. С. 63.
  9. Ларионов В.М., Зарипов Р.Г. Автоколебания газа в установках с горением. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2003. С. 226.
  10. Семенова Е.В., Иовлева О.В., Ларионова И.В., Ваньков Ю.В. Частоты колебаний газа при горении твердого топлива в коаксиальных трубах // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 1–2. С. 164.
  11. Semenova E.V., Iovleva V.M., Larionov E.V. Frequencies of Gas Oscillations in a Pipe with a Concentrated Heat Source // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 669. 012023.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – входная камера; 2 – охлаждающий контур; 3 – винтовой поршень; 4 – патрубок подачи топливовоздушной смеси; 5 – цилиндрическая труба-резонатор; 6 – схема расположения патрубков; 7 – трубопроводы подвода смеси к патрубкам; 8, 9 – вход и выход охлаждающей воды; 10 – акустический зонд, щуп; 11 – микрофон; 12 – спиралевидная звукопоглощающая трубка; 13 – компьютер; 14 – термопара ВР 5/20; 15 – компенсатор холодного спая; 16 – цифровой прибор Ф266; 17 – распределитель смеси.

Скачать (118KB)
3. Рис. 2. Зависимость частоты колебаний газа от расхода смеси.

Скачать (44KB)
4. Рис. 3. Зависимость амплитуды колебаний газа от расхода смеси.

Скачать (46KB)
5. Рис. 4. Зависимости частоты акустических колебаний от коэффициента избытка воздуха для трех фиксированных расходов воздуха: 1 – Vα = 21 л/мин, 2 – 25.8, 3 – 27.

Скачать (54KB)
6. Рис. 5. Зависимости амплитуды акустических колебаний от коэффициента избытка воздуха: 1 – Vα = 21 л/мин, 2 – 25.8, 3 – 27.

Скачать (50KB)
7. Рис. 6. Зависимости частоты колебаний газа от коэффициента избытка воздуха при lс = 0.45 м, lt = 0.48 м: 1 – n = 4, 2 – 2.

Скачать (53KB)
8. Рис. 7. Зависимости амплитуды колебаний газа от коэффициента избытка воздуха при lс = 0.45 м, lt = 0.48 м: 1 – n = 4, 2 – 2.

Скачать (49KB)

© Российская академия наук, 2024