氫氣被認(rèn)為是未來(lái)燃?xì)廨啓C(jī)等系統(tǒng)中最有潛力的清潔燃料，因而摻氫燃燒被認(rèn)為是燃?xì)廨啓C(jī)低碳清潔燃燒技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。隨著我國(guó)“雙碳戰(zhàn)略”的逐步落實(shí)以及全球?qū)Νh(huán)境問(wèn)題的日益重視，摻氫燃燒的火焰結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特征研究更是刻不容緩。本項(xiàng)目擬建立一套燃?xì)廨啓C(jī)分級(jí)旋流燃燒實(shí)驗(yàn)裝置，采用數(shù)值模擬和激光/光學(xué)可視化實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，研究噴嘴關(guān)鍵幾何與運(yùn)行參數(shù)對(duì)天然氣摻氫火焰結(jié)構(gòu)特征及燃燒特性的影響機(jī)制，獲從而得分級(jí)旋流噴嘴的優(yōu)化方案，為東方汽輪機(jī)摻氫燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室自主研制提供數(shù)據(jù)支撐和理論參考。

本項(xiàng)目旨在研究燃燒器關(guān)鍵幾何與運(yùn)行參數(shù)對(duì)天然氣摻氫火焰結(jié)構(gòu)特征及燃燒特性的影響，因此，本項(xiàng)目共分解為三個(gè)研究子任務(wù)：

(1)通過(guò)數(shù)值模擬，建立分級(jí)燃燒模型，分析不同工況條件對(duì)火焰結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)特性的影響規(guī)律；(2)以實(shí)驗(yàn)方法探究不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)火焰穩(wěn)定性和火焰釋熱率分布的影響；

(3)以實(shí)驗(yàn)方法探究雙旋流火焰熱聲振蕩影響因素，包括總當(dāng)量比、總空氣流量、內(nèi)外旋流器分級(jí)比與值班火焰摻混比對(duì)甲烷火焰熱聲振蕩特性的影響。

本項(xiàng)目的研究成果有：

(1)在數(shù)值模擬方面，通過(guò)RANS方法，采用SSTk-ω模型，分別進(jìn)行冷態(tài)、熱態(tài)下的計(jì)算，完成對(duì)不同工況下溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的分析；

(2)完成內(nèi)外旋流器、火焰噴口件等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并以實(shí)驗(yàn)方法探究不同結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)對(duì)火焰穩(wěn)定性和火焰釋熱率分布的影響

(3)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成了實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用OH自發(fā)光得到火焰結(jié)構(gòu)與流場(chǎng)信息，通過(guò)壓力傳感器得到熱聲振蕩過(guò)程中的壓力信息，結(jié)合多個(gè)信息綜合分析得到燃燒時(shí)中的相關(guān)燃燒狀態(tài)。