燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性測(cè)試方法 編制說明

2024年12月3日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)碳全國(guó)燃燒節(jié)能凈化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC441）歸口,正科學(xué)技術(shù)大學(xué)召開《燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性測(cè)試方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編寫啟動(dòng)會(huì)，（7）2025年3月21日-5月31日，全國(guó)燃燒節(jié)能凈化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)將通過郵件標(biāo)準(zhǔn)的可操作性和使用方便性。本標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)持規(guī)范性原則工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定要求成要素；堅(jiān)持科學(xué)性原則，標(biāo)準(zhǔn)模式與理論基礎(chǔ)及標(biāo)準(zhǔn)要求之間具有即理論-模式-標(biāo)準(zhǔn)要求，逐層轉(zhuǎn)化，做到結(jié)構(gòu)合理，層次清晰；結(jié)合的原則，既廣泛吸收經(jīng)典術(shù)語(yǔ)，又充分吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外先保廣泛適用于先進(jìn)能源與動(dòng)力裝置燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性的測(cè)原則，標(biāo)準(zhǔn)在具有廣泛的適用性的基礎(chǔ)上，在術(shù)語(yǔ)定義、關(guān)鍵參數(shù)、程、數(shù)據(jù)分析和可追溯性等方面都具備較高的可操作性，為燃燒《燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)采集和處理、測(cè)試報(bào)告等內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)、核心機(jī)和部件等先進(jìn)能源與動(dòng)力裝置的燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性的測(cè)試和燃燒室的本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)是燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)信號(hào)，數(shù)態(tài)壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、電腦及其處理軟件組成。在試驗(yàn)過力傳感器對(duì)燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采集頻率不低注頻率的兩倍。數(shù)據(jù)的在線處理通常采用短時(shí)傅里葉變換（Short-TimTransform，STFT）對(duì)燃燒室壓力脈動(dòng)原始時(shí)域數(shù)據(jù)以及燃燒室機(jī)械振動(dòng)油氣比等參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，結(jié)合測(cè)試過程中壓力脈動(dòng)熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性；建立燃燒室壓力脈動(dòng)與機(jī)械試過程中機(jī)械振動(dòng)和動(dòng)應(yīng)力的超限情況，獲取燃燒室熱聲振蕩短時(shí)傅里葉變換是通過在信號(hào)上應(yīng)用窗函數(shù)，將信個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行傅里葉變換，從而得到時(shí)頻域的局部信息。變換，得到頻率成分w的幅值和相位信息，由目前，采用直接測(cè)量法或間接測(cè)量法測(cè)量燃燒室壓力脈動(dòng)信號(hào)的測(cè)試方法開展實(shí)力脈動(dòng)頻率小幅增加。研究了燃燒室出口邊界（阻尼環(huán)）對(duì)熱聲振蕩壓力脈動(dòng)的抑制單孔突收型阻尼環(huán)中，隨著流通比減小，熱聲振蕩壓力脈動(dòng)頻率隨之降低，幅值被顯著減弱，該研究對(duì)于發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室熱聲振蕩控制方法具有重要意80-93（2020），Physicsof方式測(cè)量分析了燃燒室的壓力場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)環(huán)形燃燒室存在亥姆霍茲模態(tài)、一階周向亥姆霍茲諧振器（HR）被動(dòng)控制策略，對(duì)燃燒室一階周向模態(tài)熱聲振蕩具有最佳的阻熱聲振蕩相關(guān)的壓力脈動(dòng)。該研究已應(yīng)用于寬體客機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)，熱聲振蕩抑制效果明顯，壓力脈動(dòng)幅值減小80～90%。相關(guān)研究成果發(fā)表于P144(10):101005和CombustionandFlame268（力脈動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的熱聲不穩(wěn)定預(yù)測(cè)框架：第一種是使用符號(hào)動(dòng)力學(xué)分析壓力脈動(dòng)信號(hào)的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算所得動(dòng)力學(xué)狀態(tài)對(duì)熱聲不穩(wěn)定的接近程度，從燃燒室壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)和低排放航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)燃燒測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證，相關(guān)研將人工智能和大數(shù)據(jù)等智能化技術(shù)應(yīng)用到燃燒室熱聲振蕩監(jiān)測(cè)、分析和控制，對(duì)于開或周向加裝阻隔裝置兩種被動(dòng)控制策略，有效抑制了燃燒室的壓力脈動(dòng)，如圖9所示，將家用燃?xì)庠畹囊淮慰諝庖湎禂?shù)從0.66提高到0.88，熱效率從60%-70%提高至80%以在此基礎(chǔ)上發(fā)展的低碳節(jié)能燃?xì)庠罹呷紵M織與熱流協(xié)同調(diào)控技術(shù)榮獲國(guó)家發(fā)明創(chuàng)業(yè)《燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)的建立服務(wù)于國(guó)家能耗雙控轉(zhuǎn)向?yàn)閲?guó)家主管部門制定相關(guān)政策和監(jiān)管提供技術(shù)支持；標(biāo)準(zhǔn)的建立為設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)提供燃燒室熱聲振蕩壓力脈動(dòng)特性測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，有利于測(cè)試流程標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，提高數(shù)據(jù)的可信度、可溯源性和可比性，便于測(cè)試數(shù)據(jù)的行業(yè)共享評(píng)估和數(shù)據(jù)庫(kù)建立，節(jié)約了人工與時(shí)間成本；標(biāo)準(zhǔn)的建立有利于促進(jìn)各研究單位發(fā)展熱聲振蕩預(yù)測(cè)和控制方法、提升先進(jìn)能源與動(dòng)力裝置低排放高性能燃燒室設(shè)計(jì)水平，數(shù)據(jù)采集和處理的規(guī)范性以及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立助力