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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
燃烧不稳定是由于不稳定的热释放和声波相互耦合放大而导致大幅度压力脉动的一种现象，发生于地面燃气轮机燃烧室，航空发动机加力燃烧室，以及火箭发动机之中，会引起结构的严重破坏，甚至导致推力系统的失效。因此，针对此题目，人们做了大量的理论以及实验方面的工作。然而，由于题目的复杂性，对于燃烧不稳定，无论是机理还是控制方法方面，均还有很长的路要走。本文的主要探索性工作集中在以下几个方面。第一，现代的环形燃烧室中，由于喷嘴的周向布局，会导致热释放在周向存在不均匀的分布。而现有的一些模型，无法预测周向的不均匀性对燃烧不稳定现象本身会带来什么性质的影响。因此，从最基本的线化欧拉方程出发，建立了能包含周向流动参数不均匀影响的三维燃烧不稳定数值模型。而对模型的数值求解，采用了分区域谱方法的离散方式，并在热释放间断面上根据守恒关系给出衔接条件。数值预测结果表明，热源温度的某些周向对称分布的不均匀情况下，可以使用截面平均集总参数来代替截面上的分布参数来预测热声不稳定频率。而非对称型的不均匀分布，使用截面平均集总参数计算，会带来一定的偏差。通过延迟时间的不均匀分布情况的计算，证实了某些情况下延迟时间的周向不均匀分布有可能会影响系统的稳定特性。而热源温度分布不均匀和延迟时间不均匀都存在的情况下的结果表明，热源温度的周向不均匀分布本身对系统的稳定特性的影响不大，而延迟时间的周向不均匀才是影响系统稳定特性的主要因素。第二，由于在某些情况下，可以使用截面平均参数来代替周向参数分布不均匀的情况，而显然，一维的背景流动对计算是更方便的。因此，上述的数值模型，在周向参数均匀分布的前提下，便可经过简化、推导之后，成为了一种无论是计算量还是形式上都大大简化的三维燃烧不稳定解析模型，各种数值结果对比表明，所发展的考虑周向不均匀的模型可以涵盖现有的均匀周向参数三维模型的预测结果，从而为三维燃烧不稳定性预测提供了更多的模型选择。第三，做为被动控制方法，穿孔板广泛的被用于抑制燃烧不稳定题目。然而，目前为止，没有方法能够将热源、进出口边界、以及穿孔板作为一个整体，来研究控制部分对于系统的不稳定性能的影响。采用了将所发展的解析模型和“传递单元法”相结合的方式，成功的避免了软壁面特征值求解的双重迭代题目，从而能够将热源、进出口边界条件以及软壁面边界条件（即作为控制部分的穿孔板）进行一体化考虑，进而能够在数值上来研究穿孔板对燃烧不稳定性质的影响。由结果发现，“穿孔板+背腔”结构形式的声衬，其背腔中的偏流流动能在很大程度上增强对不稳定的抑制效果，因此，根据计算结果，提出了通过主动调节偏流流动大小的方式来实现一种“复合控制方法”的概念，从而能够将主动控制和被动控制的优点相结合。第四，建立了Rijke tube热声不稳定实验台，研究了这种简洁形式的热声不稳定装置的不稳定发声的特性，利用“穿孔板+背腔”这种结构的声衬对其不稳定发声进行了控制规律研究。实验数据证实，声衬的存在的确能对不稳定产生一定的控制效果，某些情况能够降低发声强度，某些情况能够令不稳定的情况变的稳定。此外，背腔中偏流的存在，的确能很大程度上增强控制效果，最后，利用背腔中偏流方便条件的特点，成功的尝试了主被动结合的“复合控制”概念。最后，在旋流火焰贫油预混燃烧不稳定实验台上，研究了硬壁面条件下的燃烧不稳定特性，发现在当量比大于0.6但是小于0.65的时候，会出现间歇式的燃烧振荡，处于0.65-0.9之间的范围内，会出现“平稳”的燃烧不稳定现象。采用三种不同参数的“穿孔板+背腔”结构的声衬对贫油预混火焰的燃烧不稳定现象进行了控制，结果发现，穿孔率较大的声衬，控制效果更明显，基本上能将不稳定发声的有效声压从7000Pa降到2000Pa左右，而背腔中偏流的作用不是那么明显，但是在某些共振的点上，能够将燃烧不稳定完全抑制。 |
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发表于 2022-9-4 18:31:31
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