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作者：陆世康;季晨振;王萌铭;潘登;朱彤;
单位：同济大学机械与能源工程学院;
摘要：为研究弱旋预混火焰在当量比变化过程中热声不稳定的频率迁移、模态转换特征及内在机理，通过傅里叶变换、相空间重构、OH*时序及平均火焰图像等方法对实验中出现的极限环、拍振、间歇性振荡等典型燃烧不稳定状态进行分析；结合低阶热声网络与n-τ模型，对热声振荡过程中发生的模态转换现象进行模拟，其中延迟时间τ使用了对流延迟时间进行近似，其基于未燃混合物长度计算得到。实验结果表明，在当量比φ=0.5～0.7内，随着当量比的增加，一阶振荡频率向更高频率迁移；在φ=0.8时，振荡主频从一阶模态转换到二阶模态；φ=0.9～1.2内，一阶振荡频率降低，变化幅度最高达41.48%；并且当φ=1.1时，振荡主频从二阶模态转换回一阶模态；在整个当量比区间内，二阶振荡频率变化幅度小于5%。计算结果显示，振荡频率的预测值与实验值整体吻合良好，尤其是当φ=0.8时，二阶频率的增长率大于一阶频率的增长率，对应实验中发生的一阶模态到二阶模态的转换。同时在部分工况下，预测的振荡频率与实验值也有偏移，其原因是增益的增加导致偏离增大，一阶频率的最大误差为26.4%，二阶频率的最大误差小于12%。本研究表明，对流延迟时间与振荡主频的分布存在反比关系，对流延迟时间的缩短会使得一阶频率向高频迁移，过程中振荡模态会由一阶转换到二阶模态。
关键词：燃气轮机燃烧室;;燃烧不稳定;;热声振荡;;热声耦合;;对流延迟时间;;低阶热声网络;;模态转换
基金资助：国家自然科学基金青年项目（52106181）;; 上海市科委基金面上项目（21ZR1466000）;; 上海市浦江人才计划项目（21PJ1412700）~~
