【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机热声不稳定抑制，具体为一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法及系统。
技术介绍
1、当前燃气轮机普遍采用贫燃预混干式低nox燃烧技术降低燃烧室火焰面温度，实现低nox排放。然而贫预混燃烧面临一个比较严重的问题就是热声不稳定，热声不稳定是一种低频、高振幅的压力振动，它除了产生噪音外还对燃气轮机安全运行具有很大的危害。
2、基于以上原因气体燃料燃气轮机预混燃烧时热声不稳定的抑制是预混燃烧方式下燃气轮机关注的重点。长期以来，对燃烧技术的相关研究主要依靠试验及经验公式。试验方法不但需要大量的人力物力，而且由于试验测量手段的限制还存在一定的误差。在对燃气轮机气体燃料预混燃烧特性了解不多的情况下，如果直接利用燃烧试验台或实际机组来试验研究，会有很大的风险，包括安全性、经济性和研究周期等。
技术实现思路
1、为了降低燃烧试验的风险，本专利技术提供一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，通过数值模拟方法分析和预测边界条件及结构参数对气体燃料燃烧室预混燃烧热声不稳定的影响规律，提出预混燃烧热声不稳定抑制策略。对预混燃烧方式下同类型燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的设计改造及机组的安全稳定运行提供技术支撑。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，包括以下步骤：
4、步骤1、根据气体燃料化学反应机理并结合化学网络器模型，构建燃气轮机预混燃烧条件下气体燃料简化机理；
5、步骤2、根据燃烧
6、步骤3、将气体燃料简化机理和燃烧室cfd模型进行耦合，构建气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型；
7、步骤4、对气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型进行仿真计算，对仿真结果进行确定影响因素，根据影响因素确定影响机制，进而根据影响机制确定燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制策略。
8、优选的，所述燃烧室的气体燃料包括天然气、合成气、氢气或天然气掺氢燃料。
9、优选的，步骤1中所述气体燃料简化机理的构建方法如下：
10、根据气体燃料化学反应机理并结合化学网络器模型，对预混燃烧条件下燃气轮机燃烧室的温度和压力参数预测，确定待优化的反应机理；
11、采用敏感性分析及反应路径分析方法对待优化的反应机理进行简化，得到燃气轮机预混燃烧条件下的气体燃料简化动力学模型；
12、采用着火延迟时间、火焰速度对预混燃烧条件下的气体燃料简化动力学模型进行有效性分析，根据分析结果构建燃气轮机预混燃烧条件下的气体燃料简化机理。
13、优选的，步骤2中当燃烧室为分管或环管燃烧室，燃烧室cfd模型中燃烧室的结构为分管或环管结构，当燃烧室为环形燃烧室，燃烧室cfd模型中燃烧室的结构为扇形结构。
14、优选的，步骤2中燃烧室cfd模型的构建方法如下：
15、根据燃烧室的结构参数构建燃烧室三维模型，对燃烧室三维模型进行网格划分，确定燃烧室三维模型的边界条件，构建燃气轮机cfd数值计算模型，得到燃烧室cfd模型。
16、优选的，步骤3中所述气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型的构建方法如下：
17、根据燃烧室cfd模型的网格量确定气体燃料简化机理的基元反应数量，将基元反应数量耦合至燃烧室cfd模型中，得到耦合模型。
18、优选的，步骤4中对仿真结果进行时域与频域分析，获取燃烧室压力脉动、热释放量脉动、燃烧室出口排气温度和nox排放量，根据获取的数据分析燃烧器cfd模型边界参数、结构参数对热声不稳定的影响机制，根据影响机制确定抑制策略。
19、优选的，所述热声不稳定的影响机制包括边界参数或结构参数变化对燃烧室动态压力与热释放量随时间的变化规律，研究燃烧室动态压力幅值与热释放量幅值随频率的变化规律。
20、一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法的系统，包括：
21、反应机理模块，用于根据气体燃料化学反应机理并结合化学网络器模型，构建燃气轮机预混燃烧条件下气体燃料简化机理；
22、模型构建模块，用于根据燃烧室的结构参数构建燃气轮机预混燃烧条件下的燃烧室cfd模型；
23、耦合模型模块，用于将气体燃料简化机理和燃烧室cfd模型进行耦合，构建气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型；
24、策略定制模块，用于对气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型进行仿真计算，对仿真结果进行确定影响因素，根据影响因素确定影响机制，进而根据影响机制确定燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制策略。
25、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法的步骤。
26、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
27、本专利技术提供一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，该方法首先构建适合燃气轮机预混燃烧条件下的气体燃料简化动力学模型，同时依据机组现场运行参数确立数值计算边界条件，选择合适的数值计算方法，建立燃烧室三维cfd模型。然后将简化的气体燃料化学动力学模型与cfd模型耦合，确立可用于气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型。利用构建的气体燃料cfd耦合模型，采用时域与频域分析方法，研究边界参数和结构参数变化对燃气轮机预混燃烧热声不稳定性的影响规律，分析燃烧室动态压力与热释放量随时间的变化规律，研究燃烧室动态压力幅值与热释放量幅值随频率的变化规律，最终获得气体燃料燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制策略。所提出的燃烧热声不稳定抑制策略研究方法对预混燃烧方式下同类型燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的设计改造及机组的安全稳定运行有着重要意义。
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1.一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，所述燃烧室的气体燃料包括天然气、合成气、氢气或天然气掺氢燃料。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤1中所述气体燃料简化机理的构建方法如下：
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤2中当燃烧室为分管或环管燃烧室，燃烧室CFD模型中燃烧室的结构为分管或环管结构，当燃烧室为环形燃烧室，燃烧室CFD模型中燃烧室的结构为扇形结构。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤2中燃烧室CFD模型的构建方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤3中所述气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型的构建方法如下：
7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤4中对仿真结果进行
8.根据权利要求7所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，所述热声不稳定的影响机制包括边界参数或结构参数变化对燃烧室动态压力与热释放量随时间的变化规律，研究燃烧室动态压力幅值与热释放量幅值随频率的变化规律。
9.一种执行权利要求1-8任一项所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法的系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，所述燃烧室的气体燃料包括天然气、合成气、氢气或天然气掺氢燃料。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤1中所述气体燃料简化机理的构建方法如下：
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤2中当燃烧室为分管或环管燃烧室，燃烧室cfd模型中燃烧室的结构为分管或环管结构，当燃烧室为环形燃烧室，燃烧室cfd模型中燃烧室的结构为扇形结构。
5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤2中燃烧室cfd模型的构建方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机预混燃烧热声不稳定抑制方法，其特征在于，步骤3中所述气体燃料预混燃烧热声不稳定分析的耦合模型的构建方法如下...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖俊峰，王峰，高松，王玮，李晓丰，夏家兴，李乐，李丹，郭菡，于倩倩，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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