燃燒系統(tǒng)中拍振產(chǎn)生機理及其抑制方法研究結(jié)題摘要

燃燒振蕩是發(fā)展干式低污染燃?xì)廨啓C燃燒室難以回避的問題之一。燃燒振蕩過程中會形成劇烈的壓力脈動和火焰不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴(yán)重危害燃?xì)廨啓C的安全穩(wěn)定運行。這種振蕩現(xiàn)象是熱聲耦合導(dǎo)致的燃燒系統(tǒng)固有的不穩(wěn)定性，也稱為熱聲不穩(wěn)定。本文針對一類特殊的熱聲不穩(wěn)定現(xiàn)象——拍振開展實驗研究與理論分析，并對燃燒系統(tǒng)中的拍振進(jìn)行主動控制研究。本項目系統(tǒng)地對黎開管燃燒器和工業(yè)模型燃燒室開展實驗研究與理論分析。通過拍振條件下的火焰動力學(xué)分析，認(rèn)為低頻的火焰脈動過程是導(dǎo)致拍振的幅值調(diào)制現(xiàn)象的主要原因，而這種低頻火焰脈動與層流火焰固有的擴散-熱不穩(wěn)定性有關(guān)?？紤]不同時間尺度上的火焰動力學(xué)特性，建立了能夠預(yù)測拍振的熱聲耦合模型，利用此模型可以對拍振現(xiàn)象的發(fā)生規(guī)律與時變特性進(jìn)行預(yù)測與分析。通過黎開管燃燒器主動控制的數(shù)值仿真與實驗研究，比較了不同控制算法的控制效果。旋流預(yù)混燃燒室中的實驗研究表明，湍流條件下的拍振現(xiàn)象其基本特征與層流燃燒器中類似，但是其拍振特征隨工況條件的變化較明顯。針對旋流預(yù)混燃燒室中的主動控制，提出了一種通過實驗測量建立熱聲耦合系統(tǒng)的非線性模型的方法，并對旋流預(yù)混燃燒室中燃燒振蕩的主動控制進(jìn)行了實驗研究。 2100433B

燃燒系統(tǒng)中的拍振是一類由非線性熱聲耦合導(dǎo)致的燃燒振蕩現(xiàn)象，其區(qū)別于一般諧波振蕩的特點在于：振蕩幅值會自發(fā)的、有規(guī)律的周期性變化。這類現(xiàn)象的發(fā)生可能與流動導(dǎo)致的聲學(xué)邊界特性改變、火焰與穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)之間的非穩(wěn)態(tài)傳熱過程、由流動或擴散過程引起的火焰自身脈動等過程有關(guān)，但目前對此還缺乏相關(guān)實驗研究與理論分析，對這些過程在熱聲系統(tǒng)中的作用機理也不明確。本項目將從熱聲耦合系統(tǒng)和火焰動力學(xué)兩個層面，研究上述過程與壓力脈動、放熱率脈動的耦合機制，建立可預(yù)測拍振的非線性動力學(xué)模型，并據(jù)此分析目前困擾研究者的燃燒振蕩亞臨界不穩(wěn)定現(xiàn)象；同時進(jìn)一步發(fā)展燃燒振蕩控制理論以抑制拍振現(xiàn)象。研究結(jié)果不僅有助于拓展對于燃燒振蕩現(xiàn)象中非線性現(xiàn)象的認(rèn)識，也將有助于在工業(yè)應(yīng)用中拓寬穩(wěn)定燃燒工況邊界，實現(xiàn)對燃燒振蕩現(xiàn)象的有效預(yù)警和控制，為發(fā)展應(yīng)用于大型動力與推進(jìn)系統(tǒng)中的清潔高效安全的燃燒技術(shù)提供條件。

在大功率永磁電機和高速永磁電機的實際應(yīng)用中，以及中小功率永磁交流伺服電機在一些高端領(lǐng)域的應(yīng)用中，永磁電機的噪音和振動的問題（NVH）已經(jīng)引起了國內(nèi)外的關(guān)注。本項目主要研究各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無刷直流電機和永磁交流伺服電機的電磁噪音和振動問題，以及噪音振動的動態(tài)抑制技術(shù)。在電機設(shè)計和控制的層面上，研究永磁電機的電磁噪音和振動的產(chǎn)生機理，計算方法，和噪音振動的電機優(yōu)化技術(shù)和動態(tài)抑制技術(shù)。對這一基礎(chǔ)問題的研究，將進(jìn)一步完善永磁電機的設(shè)計技術(shù)和分析手段，促進(jìn)無刷直流電機和交流伺服電機在航空航天，艦船推動和伺服驅(qū)動等高端領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容包括：永磁電機電磁噪音和振動的分析和計算方法的研究；永磁電機電磁噪音振動的動態(tài)抑制技術(shù)研究；各類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的永磁電機的噪音振動特性和優(yōu)化技術(shù)的研究；各種齒槽配合的噪音振動特性的研究；永磁電機在各種運行模式下的噪音振動特性和抑制技術(shù)的研究。 2100433B

超輕有序多孔結(jié)構(gòu)在高速列車、航空航天、船舶、機械等工程領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用，是諸多領(lǐng)域的研究熱點和重要前沿。研究超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的振動、噪聲及其控制，對其工程應(yīng)用至關(guān)重要。然而，與傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)相比，超輕多孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)型更趨復(fù)雜化和多樣化，對其振動、噪聲與控制的研究面臨新的挑戰(zhàn)，是一個亟待解決的重要課題。本項目針對超輕有序多孔結(jié)構(gòu)在車輛、飛行器、艦船等典型裝備的應(yīng)用背景，圍繞其聲振特性分析及其低頻減振降噪問題，重點開展了這四個方面的工作：(1) 超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的聲振特性建模研究；(2)超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的振動噪聲特性分析研究；(3)超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的減振降噪設(shè)計研究；(4) 超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的減振降噪實驗研究。取得的主要創(chuàng)新成果包括： (1) 運用波有限元法建立了典型一維、二維超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的波傳播與強迫振動分析模型；(2)基于局域共振帶隙原理，提出了超輕有序多孔結(jié)構(gòu)低頻減振降噪設(shè)計的新方法；(3) 深入揭示了局域共振型周期桿、梁、板結(jié)構(gòu)中的彈性波帶隙調(diào)控規(guī)律和機理，為超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的減振降噪設(shè)計奠定了基礎(chǔ)理論?？傊卷椖康难芯砍晒麑⒂兄谡J(rèn)識和改進(jìn)超輕有序多孔結(jié)構(gòu)的聲振特性，對其工程應(yīng)用有重要參考價值。 2100433B