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适用专业：能源动力系统及自动化
适用年级：大学
论文编号：204784
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毕业论文-燃烧振荡建模与主动控制研究，共102页，44019字
中文摘要
贫燃预混燃烧技术是有效降低燃气轮机 NOx 排放的途径之一，但是这种燃烧
方式相比传统燃烧方式更容易发生燃烧振荡现象。燃烧振荡一方面会对燃烧过程
产生影响，增加污染物排放，另一方面剧烈的声压脉动可能对系统造成结构性破
坏。而主动控制是目前解决燃烧振荡问题比较有效的方法之一。
本文针对简化的燃烧室结构，建立了燃烧振荡的热声耦合理论模型。基于此
模型，采用了三种控制器对燃烧振荡的主动控制进行了仿真研究。三种控制器分
别为移相控制器、相位超前补偿器和自校正调节器，其中前两种为固定参数控制
器，后一种为参数自适应控制。
根据仿真研究结果，采用以上控制器对黎开管中的燃烧振荡现象进行主动控
制。实验观测到不同的燃烧振荡形态——极限循环振荡和拍振，并且不同条件下
拍振现象也可能存在两种不同的振荡形态。实验采用基于 DSP 的控制系统，针对
不同的燃烧振荡形态，分别对其进行了主动控制研究，并且比较了三种控制器的
控制效果。
关键词：燃烧振荡 热声耦合
目录
第 1 章 绪 论 ....1
1.1 研究背景 1
1.2 燃烧振荡形成机理 ......2
1.2.1 燃烧振荡形成的基本过程 ...2
1.2.2 燃烧振荡的驱动机理 ...3
1.2.3 瑞利准则 .5
1.3 燃烧振荡控制的国内外研究现状 .....5
1.3.1 燃烧振荡的两类控制方法 ...6
1.3.2 燃烧振荡的主动控制 ...7
1.3.3 热声模型研究 9
1.4 本文的研究内容与研究思路 ...10
第 2 章 燃烧振荡的理论模型 .....11
2.1 燃烧室模型 ..12
2.2 声学模型 .....13
2.2.1 守恒方程 ......13
2.2.2 上下游波动量表达 .....13
2.2.3 边界条件 ......14
2.2.4 声学传递函数矩阵 .....14
2.3 火焰模型 .....16
2.3.2 通用 G 方程 .16
2.3.3 燃烧放热率 ..17
2.3.4 火焰传递函数 .....17
2.3.5 非线性火焰模型 ..18
2.4 本章小结 .....19
第 3 章 燃烧振荡主动控制的仿真研究 ....20
3.1 热声模型验证 .....20
3.1.1 压力和放热率振荡计算结果 ....20
3.1.2 火焰面振荡计算结果 .21
3.2 燃烧振荡主动控制的控制策略 22
3.2.1 执行器 ...22
3.2.2 控制器 ...23
3.3 采用不同控制器的燃烧振荡主动控制仿真研究 ..25
3.3.1 移相控制器 ..25
3.3.2 相位超前补偿器 ..27
3.3.3 自校正调节器 .....29
3.4 本章小结 .....30
第 4 章 黎开管中热声振荡的主动控制实验研究 ....31
4.1 实验系统与测量方法 .31
4.1.1 燃料和空气系统 ..31
4.1.2 燃烧器与黎开管 ..31
4.1.3 压力脉动测量方法 .....33
4.1.4 基于 DSP 的主动控制系统 35
4.2 黎开管中热声振荡特性 ....35
4.2.1 两种火焰形态 .....35
4.2.2 热声振荡极限循环形成过程 ....36
4.2.3 不同热声振荡形态分析 .....36
4.3 极限循环振荡的主动控制实验结果 ......39
4.3.1 移相控制 ......40
4.3.2 相位超前补偿控制 .....41
4.3.3 自校正调节控制 ..42
4.3.4 三种控制器控制效果比较 .43
4.4 频率成分较简单的拍振的主动控制实验结果 .....44
4.4.1 移相控制 ......44
4.4.2 相位超前补偿控制 .....45
4.4.3 自校正调节控制 ..46
4.5 频率成分较复杂的拍振的主动控制实验结果 .....46
4.5.1 移相控制 ......47
4.5.2 相位超前补偿控制 .....47
4.5.3 自校正调节控制 ..48
4.6 本章小结 .....50
第 5 章 总结与展望 ......51
5.1 本文工作总结 .....51
5.2 下一步工作展望 .52
插图索引 .53
表格索引 .57
参考文献 .58
致谢 .66
声明 .67
附录 A 外文文献书面翻译 .68
附录 B 拍振 ...93
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- 毕业论文-燃烧振荡建模与主动控制研究
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发表于 2013-2-9 18:07:31