燃气轮机燃烧室燃烧室燃烧器设计中的挑战
燃气轮机燃烧室容易受到燃烧动力学的影响。火焰中不稳定的热量释放与燃烧室管道的自然声共振模式的耦合导致了燃烧动力学现象。热量释放和压力波动也相互影响，形成反馈回路。高幅度的压力振荡会降低燃烧室的运行质量，甚至导致故障。此外，预测和修复燃烧动力学问题的难度会导致涡轮机开发的额外成本和延迟。
图 1 燃烧不稳定回路
工程解决方案
有许多方法可用于控制燃烧动力学，例如：
1. 被动控制方法：在有限频率范围内有效（例如声学阻尼器）
2. 主动控制开环方法：（例如调节燃料/空气混合物）
3. 主动控制闭环方法：适应性最强（例如传感器/控制器/动态执行器系统）
计算流体动力学 （CFD） 方法是对燃烧室中存在的高度复杂的反应湍流场进行建模的最常见基于物理的方法。制造商通常使用此类仿真来预测燃烧和压力。详细的流动和热信息反过来用于改进组件设计和/或包括控制机制以减少燃烧不稳定性和声学。
Ansys 解决方案的优势
几种不同的物理场都有助于燃烧室动力学，例如汽化、对流、涡流动力学、混合动力学、火焰运动学、化学动力学和声学。Ansys Fluent 提供经过行业验证的准确模型来捕获所有这些物理场。利用 Ansys 更好地了解燃烧动力学有助于避免噪声和振动问题。
图 2 普渡 LDI 燃烧室的失稳态压力比较
图 3 普渡大学 LDI 燃烧室的频率比较