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Rijke管型脉动燃烧器自激起振温度探究［摘要］　Rijke管型脉动燃烧器具有燃烧效率高、传热效率高、污染小等独特优势，因此，在锅炉和航空领域引起了广泛的关注。但是Rijke管的起振机理和自激振荡过程的控制十分复杂，使得起振温度的计算十分困难。文章根据文献中对Rijke管振荡机理的解释，经过进一步的推导和近似处理，得到了Rijke管起振温度表达式。结果表明起振温度随流量的改变有一最大值，而且Rijke管内流量只有满足一定条件时才能产生振荡。这对研究Rijke管型脉动燃烧器，以及热声热机的起振特性具有重要的理论和实用价值。 ［关键词］　Rijke管型脉动燃烧器；热声效应；起振温度 ［作者简介］　楚攀，中国能源建设集团广东省电力设计研究院工程师，博士，研究方向：电力工程勘探设计，广东　广州，510663 ［中图分类号］ TK223 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）08-0028-0004 自发现热声现象200多年以来，热声振荡的机理一直是人们在探索的基本问题。1887年，Rayleigh首先对热声效应进行了定性的解释[1]。他指出：在声波传递介质中，如果在其稠密的时候向其提供热量，而在其稀疏的时候从其中提取热量，则声振动会加强，反之，则声波会得到衰减，这被称为Rayleigh准则。但是，Rayleigh准则只是解释了如何维持热声振荡，对热声自激振荡的详细过程没有给出解释。 后来Rott[2]和Swift[3][4]等人经过对热声现象的定量分析，提出了“临界温度梯度”。1998年，Zhou等人发现了热声发动机的起振温度总是低于起振温度[5]。接下来，Chen等人在此基础上，进一步揭示了热声振荡“滞后回路”现象[6]。2007年， He等人经过详细的实验研究，进一步证实了这种滞后回路现象，并且还发现了“二次起振现象”[7]。2006年，Qiu等人还发现采用充放气的方式，可以大大降低系统的起振温度和消振温度[8]。热声振荡现象的发现大大推进了对热声起振机理的认识，但是热声自激振荡属于强烈的非线性问题，对起振温度的决定因素仍需要做进一步的研究。 刘继平等人通过研究气体的密度和动力粘度随温度的变化，发现了管内加热的气体流动会出现奇异性[9]。并通过考察压损与流量关系，发现在一定的流动和换热条件下，压损流量特性曲线存在两个极值，当流量在这两个极值之间时，压损对流量的导数为负，这将产生不稳定性，从而导致Rijke管内发生振荡，对热声振荡机理做了新的解释[10]。后来，邱利民等人在此基础上，进一步解释了热声系统的起振机理[11]。根据以上解释，本文通过进一步的理论推导和近似处理，对Rijke管的起振温度进行研究，得到Rijke管起振温度表达式，为Rijke管型脉动燃烧器自激振荡过程的控制和起振温度的计算提供参考。 二、起振温度 三、结果与分析 四、结　论 本文根据文献中对Rijke管振荡机理的解释，经过进一步的推导，得到了Rijke管起振温度的表达式，起振温度随流量M/Mc的改变有一最大值，同时起振温度还随气体粘度和导热系数的幂指数的增大而减少。并发现Rijke管产生热声振荡，流量M/Mc必须满足一定的条件，只有当M/Mc值在一定范围内，Rijke管才有可能起振。 ［参考文献］ ［1］Rayleigh JWS. The Theory of Sound,2rev Edition［M］.UK:Dover Publications, 1945. ［2］Rott N T. Thermoacoustics.Advances in Applied Mechanics, 1980, 20: 135. ［3］Swift G W. Thermoacoustic engines.J Acoust Soc Am, 1988, 84: 1145. ［4］Swift G W. Analysis and performance of a large thermoacoustic prime mover. Cryogenics, 1992. ［5］Zhou SL, Matsubara Y. Experimental research of thermoacoustic prime mover［J］.Cryogenics, 1998, 38: 813-822. ［6］Chen GB, Jin T. Experimental investigation on the onset and damping behavior of the oscillation in a thermoacoustic prime mover［J］.Cryogenics, 1999, 39. ［7］刘