[發明專利]用于燃燒動力學時域分析的方法和系統

無效

• 申請號: 200710180782.1
• 申請日: 2007-10-12
• 公開（公告）號: CN101162483A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: J·J·林奇;J·C·因泰爾;K·麥馬漢;M·W·平森;T·羅姆
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;F23R3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;黃力行

技術領域

本發明一般地涉及燃燒動力學分析，且更特定地涉及用于燃燒動力學時域分析的方法和系統。

背景技術

目前，燃燒動力學分析由包括一維燃燒幾何模態分析的多種方法和使用大渦流模擬，用化學反應的三維瞬態計算流體動力學完成。迄今為止，沒有用于計算燃燒動力學幅度的已知工具，且用于燃燒動力學分析的當前工具具有幾個顯著的問題，例如僅為一維。最近試驗證據顯示甚至在低頻率時真正的熱聲學三維性，從而違背該工具的一個基本假設。同樣，用于燃燒動力學分析的當前工具不能處理在高幅度動力學中出現的非線性，且不能計算幅度。

發明內容

在一個實施例中，提供用于燃燒器系統燃燒動力學時域分析的方法。燃燒器系統包括聯接為與燃燒室流動連通的進口管。該方法包括確定進口管中行進的波的特征方程，確定燃燒室中的聲學壓力振蕩，和使用特征方程和確定的聲學壓力振蕩確定進口管中的壓力波動。

在另一實施例中，燃燒動力學分析系統包括包含涉及燃氣渦輪發動機中燃燒器系統的信息的數據庫，燃燒器系統包括聯接為與燃燒室流動連通的進口管、通信地聯接到所述數據庫的處理器，所述處理器構造為讀取數據庫中的信息的至少部分且然后確定進口管中行進的波的特征方程，確定燃燒室中的聲學壓力振蕩，使用特征方程和確定的聲學壓力振蕩確定進口管中的壓力波動，且輸出確定的壓力波動指示。

在又一實施例中，燃燒動力學分析系統包括包含涉及燃氣渦輪發動機中燃燒器系統的信息的數據庫，燃燒器系統包括聯接為與燃燒室流動連通的進口管、通信地聯接到所述數據庫的處理器，所述處理器構造為讀取數據庫中的信息的至少部分且然后確定進口管中第一方向行進的波和進口管中第二相反方向行進的波的特征方程。處理器進一步構造為確定燃燒室中聲學壓力振蕩，且使用特征方程和確定的聲學壓力振蕩確定進口管中壓力波動。

附圖說明

圖1為依據本發明的實施例的示范性的燃氣渦輪發動機的示意性圖示；

圖2為包括旋噴器(swozzle)的燃燒器的簡化示意性圖表；

圖3為利于時域計算燃燒動力學的示范性方法的流程圖，其具有以多維幾何確定管道設備例如孔的非線性行為的能力；和

圖4為包括服務器系統和多個連接到服務器系統的客戶機子系統的燃燒動力學分析系統(CDAS)的簡化方塊圖。

具體實施方式

盡管方法和系統在此在工業環境中使用的燃氣渦輪發動機范圍內描述，可以預期，在此描述的方法和系統在其他燃燒渦輪機系統中有效，包括但不限于，在飛行器中安裝的渦輪機。此外，在此陳列的原理和教示可應用于使用不同可燃燃料的燃氣渦輪發動機，例如但不限于，天然氣、液化天然氣(LNG)、汽油、煤油、柴油燃料、噴射燃料以及其混合物。因此，以下的描述僅以圖示的方式陳列，而不是限制。

本發明的不同實施例使用時域方法，其中包括波的基礎物理學方法，連同與通過具有流體流動阻力的通道的高振蕩流動有關的非線性能量損失。包括與振蕩的空氣和燃料流動相關的熱聲學，使得在多旋噴器下游的燃燒室內的三維交叉串擾傳送空氣和燃料到火焰區內，以及在燃料側通過燃料回路的相互作用，如受由燃料振蕩引起的壓力振蕩的影響，由于通過燃料回路的后孔的時變壓降，其又引起進一步的燃料振蕩。

圖1為依據本發明的實施例的示范性的燃氣渦輪發動機100的示意性圖示。發動機100包括壓縮機102和燃燒器組件104。燃燒器組件104包括燃燒器組件內部壁105，其至少部分地限定燃燒室106。燃燒室106具有延伸通過其的中心線107。在示范性的實施例中，發動機100包括多個燃燒器組件104。燃燒器組件104，且更具體地，燃燒室106聯接為在壓縮機102的下游且與其流動連通。發動機100也包括渦輪機108和壓縮機/渦輪機軸110(有時稱為轉子110)。在示范性的實施例中，燃燒室106大致為圓柱形且聯接為與渦輪機108流動連通。渦輪機108可旋轉地聯接到且驅動轉子110。壓縮機102也可旋轉地聯接到軸110。

在操作中，空氣流動通過壓縮機102且相當大數量的壓縮空氣供應到燃燒器組件104。組件104也與燃料源(圖1中未顯示)流動連通且引通燃料和空氣到燃燒室106。在示范性的實施例中，燃燒器組件104在燃燒室106內點燃且燃燒燃料，例如合成氣體(合成氣)，其產生大約1316℃到1593℃(2400到2900)的高溫燃燒氣體流(圖1中未顯示)?？商鎿Q地，組件104燃燒包括但不限于天然氣和/或者燃料油的燃料。燃燒器組件104引通燃燒氣體流到渦輪機108，其中氣體流熱能轉化為機械旋轉能。