中文摘要：

本项目利用实验诊断、数值模拟和理论分析相结合的方法，系统研究了贫燃预混火焰热声耦合振荡的诱发机理、发生规律和控制方法。通过非反应流与反应流场声频诊断、火焰高速摄像分析以及燃烧过程数值模拟发现，火焰热声振荡实质上是低频压力扰动与火焰热释放脉动之间发生谐振所致，其特征频率与非反应流场初始压力扰动特征频率及燃烧室内的驻波基率无关，而主要取决于燃烧室平均温度和火焰热释放的脉动频率。总体当量比、燃烧热负荷、燃烧室长度、液雾预蒸发模式以及旋流流场扰动等因素对火焰热释放具有显著的影响，降低总体当量比、减小热负荷、延长燃烧室长度、增大低频压力扰动，均将导致火焰热声振荡趋向于低频高幅振荡，使火焰稳定性降低。流场调制可控制火焰热声振荡的发生。使用多孔介质材料替代旋流稳焰器可有效消除涡漩进动所诱发的低频压力扰动，将旋流火焰分解为组合小火焰后，火焰热声振荡频谱由独立峰值模式转变为连续峰值模式，火焰稳定性提高。针对旋流预混燃烧过程，提出了稀氧部分预混/富氧补燃技术，通过调制燃烧反应区内碳-氧空间浓度分布，可实现对局部当量比的控制，一方面提高了火焰稳定性，另一方面降低了NOx、CO和碳烟的生成量。