基于热声不稳定特性分析的无阀脉动发动机机理的数值仿真与实验研究

Themoacoustic instability phenomenon is the interaction between heat and acoustic，which plays an important role for many various technical applications, for instance in rocket engines, Aero-Engine combustor, industrial turbine and other equipment. The thermoacoustic effects is related to many disciplines, which poses a great challenge for researchers. Therefore，theoretical，numerical and experimental investigation of thermoacoustic instabilities in Rijke tube can be useful to study of thermoacoustic oscillation for an valveless pulse jet engine. The work presented in this project concerns modeling and numerical simulation of Rijke tube, based on theoretical analysis of thermoacoustic oscillations. Computed results are compared with experimental results and some other data found in the literature. Based upon the experimental analysis, control mechanism is also studied in order to explore a new way to control thermoacoustic oscillation. Finally, in order to study the mechanism of thermoacoustic oscillation in an valveless pulsejet engine, numerical simulation of such engine is performed using the Rijke tube model.

热声不稳定现象是热能与声能相互作用产生的一种不稳定物理现象，其广泛存在于火箭发动机、航空发动机燃烧室、燃气轮机等装置中，对系统的性能会产生重要的影响。热声现象机理研究涉及诸多学科，问题复杂，是一个富有挑战性的研究领域。为了研究无阀脉动发动机热声振荡机理，以基本热声机器Rijke管的热声不稳定特性研究作为基础是十分必要的。本项目在热声不稳定特性理论研究的基础上，首先建立能够数学描述Rijke管热声不稳定特性的非线性模型，对Rijke管从起振到饱和状态整个发展过程进行数值模拟。然后，通过实验验证数值计算结果，并探索Rijke管热声不稳定特性的优化控制方法。最后，发展Rijke管热声不稳定特性的数学模型对无阀脉动发动机热声振荡进行数值仿真研究。

热声不稳定现象是热能与声能相互作用产生的一种不稳定物理现象，其机理研究涉及诸多学科，问题复杂，是一个富有挑战性的研究领域。为了研究无阀脉动发动机热.声振荡机理，以基本热声机器Rijke管的热声不稳定特性研究作为基础是十分必要的。本项目在热声不稳定特性理论研究的基础上，首先建立能够数学描述Rijke管热声不稳定特性的线性及非线性模型，对Rijke管从起振到饱和状态整个发展过程进行数值模拟。然后，通过实验验证及与相关CFD软件数值计算结果进行比较，探索了Rijke管热声不稳定特性的优化控制方法。