CN105937775B - 稳定固定式燃烧发动机的喷燃器***中火焰的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使固定式燃烧发动机、优选地固定式燃气涡轮的喷燃器***中的火焰稳定的方法和装置，其中产生空气/燃料混合物流，并且空气/燃料混合物流打旋，以进入燃烧区之前形成旋涡流(9)，可对旋涡流(9)分派涡流数，在燃烧区中，空气/燃料混合物的旋涡流(9)点燃，以在旋涡分离引起的逆流区(CRZ)内形成火焰(10)。本发明的特征在于，基于改变分派给喷燃器***的火焰传递函数(FTF)，以最大程度地减小火焰传递函数(FTF)的脉动幅度为附带条件，通过在旋涡流(9)进入燃烧区之前，主动地影响旋涡流(9)，来控制由喷燃器***内部的热声振荡驱动的涡流数扰动。

Description

稳定固定式燃烧发动机的喷燃器***中火焰的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于使固定式燃烧发动机、优选固定式燃气涡轮的喷燃器***中的火焰稳定的方法和装置，其中产生空气/燃料混合物流，并且空气/燃料混合物流打旋，以在进入燃烧区之前形成旋涡流，可对旋涡流分派涡流数，在燃烧区中，空气/燃料混合物的旋涡流点燃，以在由旋涡分离引起的逆流区内形成火焰。

热声振荡是目前燃气涡轮厂商的主要考量之一。当从火焰中释放的热与燃烧室的声音耦合时，可出现非常高的扰动幅度，这至少对燃烧器的寿命有有害的影响。很多时候，热声振荡强烈地限制效率，并且显著地降低发动机的排放值，从而对低NOx运行造成额外的困难。

背景技术

在运行期间，可产生压力振荡，压力振荡可对燃烧室造成机械损伤，并且限制工作窗口。尽管如此，这些压力振荡的频率可在不同的燃气涡轮中略微有变化，而且另外，对于相同的燃气涡轮，在燃气涡轮运行期间也可略微改变，例如在部分负载、基础负载下、在过渡期间等。

大多数情况下，燃气涡轮必须在精准模式中运行，以符合污染排放。在这个运行模式期间的喷燃器火焰对于流扰动是极其敏感的，而且可轻易地与燃烧室的声音耦合，这可导致热声不稳定性。由于这个原因，通常喷燃器***设有减振装置，它可分成主动和被动减振***。通常在喷燃器***中实现诸如赫尔姆霍茨(Helmholtz)减振器的被动减振***，但是它具有一些缺点，例如对于低频率需要较大的减振空间，这可引起费用和可用空间的问题。此外赫尔姆霍茨减振器的吸收带宽典型地较窄，并且因而这样的减振器***对于去谐是敏感的。考虑到防止有热气吸收，必须采取额外的预防措施。

主动减振技术通常基于对进入到燃烧室中的燃料质量流率和燃料分配的控制。

例如US 3 748 852A公开了一种自稳定压力补偿喷射器，它具有带两个出口的流体振荡器，两个出口都排到燃烧室中。燃料流在出口之间振荡，并且其中的流量对燃烧空间中的压力变化有反应。

EP 1 070 917A公开了一种流体振荡器，它具有两个出口，两个出口都排到燃烧室或混合管中。燃料流由于控制入口中的压力波动而在出口之间转换，控制入口由单独的控制器支配，或者由控制入口之间的闭路反馈支配。

EP 1 331 447 B1公开了一种类似的流体振荡器，它具有两个出口，一个出口由具有流体控制组件的反馈管线联接。

用于减少或防止在固定式燃气涡轮发动机的喷燃器***中产生热声振荡的所有已知技术解决办法在影响燃烧室内部的压力振荡的方面都受到约束，因为燃烧室的共振属性由于下者而改变：赫尔姆霍茨共振器的声耦合，或者经调整的质量流以反循环的方式直接冲击到燃烧室中而主动地干扰燃烧室内部的压力振荡。

在大多数喷燃器***中，使用所谓的预混合喷燃器，其中产生可燃空气燃料混合物的旋涡流，然后它进入燃烧器，在燃烧器中，旋涡流分解，并且形成中心逆流区(CRZ)，CRZ允许锚定预混合火焰。为了产生旋涡，存在不同类型的预混合喷燃器组件。圆锥形预混合喷燃器包括至少两个部分圆锥形的本体，它们包围圆锥形扩展的喷燃器空间，并且限制切向空气入口槽口和用于气态燃料或液体燃料的供给通道，以产生空气/燃料混合物的旋涡流，参见例如EP 0 321 809 B1，其中公开了一种圆锥形喷燃器组件，其直接与燃烧器区连接。

EP 0 704 657 B1公开了一种圆锥形预混合喷燃器组件，其另外具有在预混合喷燃器和燃烧器之间的混合管。旋涡流的涡流强度可由对应的锥角布置产生的涡流数、空气入口槽口及其数量表示。

备选地或者与圆锥形预混合喷燃器结合起来，空气/燃料混合物的旋涡流可由额外的涡流单元形成或加强，涡流单元在下文简称为涡流器。存在例如EP 2 728 260 A1或EP2 685 146 A1中公开的轴向涡流器或旋转涡流器，参见例如EP 1 359 377 A1。

发明内容

基于固定式燃烧发动机(优选固定式燃气涡轮)的喷燃器***，其中产生空气/燃料混合物流，并且它打旋，以形成旋涡流，旋涡流点燃，以在旋涡分离所产生的逆流区内形成火焰，目标是使用成本最低的组件来显著地加强火焰稳定。优选地，这样的组件应能够在已有的喷燃器***中升级，而且能够用额外一点点努力就结合到新喷燃器***中。

该目标由权利要求1的所有特征实现，权利要求1涉及一种用于使固定式燃烧发动机的喷燃器***的火焰稳定的方法。权利要求13涉及一种用于使喷燃器***中的火焰稳定的装置。本发明可由从属权利要求以及特别地参照优选实施例的以下描述中公开的特征有利地改良。

本发明基于以下考量：基本通过使用涡流喷燃器来在现代固定式燃气涡轮燃烧器中实现火焰稳定。这些已知喷燃器***对反作用流施加较强的涡流分量，这会由于已知旋涡分离机制而产生CRZ。在CRZ附近，流速像湍流火焰速度那样低，这是非常有利于火焰锚定的状况。考虑到这些稳定属性，火焰动力学特性大部分由CRZ的动态响应特性驱动，CRZ的动态响应特性主要受喷燃器***中的热声振荡的形成影响。

从公开的文献资料中了解到来自涡流喷燃器的涡流数扰动对火焰传递函数(简写为FTF)有显著影响。涡流数描述了旋涡流的涡流程度。涡流数由切向速度分量的动量和轴向速度分量的动量限定。FTF描述了响应于入口流中的扰动的热释放速率随频率的变化，即，这是燃烧对干扰的敏感性的定量估计。

特别地，FTF显示由于等于180°的涡流数扰动相移而分离的幅度的最大值和最小值。FTF的最大值和最小值之间的频率差Δf由涡流器和CRZ之间的旋涡流的体积速度给定，并且是涡流器和CRZ之间的距离的两倍。对于典型的工业燃气涡轮，涡流器和CRZ之间的距离在大多数情况下由混合管的长度限定，该距离为0.2 m，并且旋涡流的体积速度为大约60m/s，使得频率差Δf=60/(2×0.2)=150 Hz。其中发生热声振荡且在很大程度上影响整个喷燃器***的所关注的频率范围介于0 Hz和300Hz之间，使得在前面提到的最大值和最小值序列通常只要局限于为大约150 Hz的单个最大值，然后是最小值。但是这个序列对于在混合管内的范围介于12 ms和15 ms(即，Δf=1/0.024=40 Hz)之间的较长但也不切实际的驻留时间来说是清楚可见的。

但是如果在大约0.2 m的实际的短混合管长度的情况下，涡流数扰动的相被主动地控制会怎么样。通过使用计算流体动力学评估(CFD)，实现下者：通过人为地改变涡流器出口处的切向速度扰动的幅度和相，可实现FTF幅度(即，火焰振荡的幅度)减小，这是火焰对喷燃器***内的热声振荡的被动响应，可明确地降低FTF幅度，由此另外可优化喷燃器效率和喷燃器排放。

来自图1b中显示的CFD的数字结果示出主动地控制涡流数扰动对FTF幅度的强烈影响。针对利用涡流器出口和CRZ的顶点之间的驻留时间的倒数无量纲化的频率(x轴)给出结果(y轴)。假设燃气涡轮中所关注的典型最大频率等于300 Hz，并且4-5 ms的驻留时间产生无量纲最大值，它等于1.2-1.5。对应于较高的最大频率和/或较长的混合区段(这允许较好地理解问题)的较大的无量纲频率值反而是学术界所关注的。

图1b中的顶部示意图表示FTF幅度(y-值)，而底下的示意图则表示在CRZ的顶点(混合区段的端部)处的涡流数扰动的相(y-值)。函数1指的是没有控制涡流数扰动(被动行为)的情况，函数2指的是这样的情况：针对频率主动地控制涡流数扰动，这与被动情况值相反。照这样改变相可提供卓越的结果：对于被动情况的FTF幅度的最大值(在等于-1.1弧度的涡流相时出现，见下面的示意图)转换成最小值，而最小值(在等于2弧度的涡流相时出现，因此相对于最大值转移π)则转换成最大值。

主动地将涡流的相调整成最佳值2弧度改为在所有频率范围(函数3)内提供FTF幅度的最小值。因此控制涡流数扰动允许显著地降低火焰动态响应幅度。必须注意到最佳相2弧度不是通用值，而是取决于CRZ和火焰稳定的特性。

前面公开的认识显示在涡流喷燃器的出口处产生的速度波动，如果对其采取控制，则其表示减轻燃气涡轮燃烧器中的火焰动态的强大手段。因此有创造性的概念包括用于固定式燃烧发动机(优选允许通过主动地控制涡流喷燃器的出口处的涡流数扰动来减小燃烧动态的固定式燃气涡轮)的喷燃器***的运行概念。

因此根据权利要求1的前序部分的特征的用于使喷燃器***、优选固定式燃气涡轮中的火焰稳定的有创造性的方法的特征在于，基于改变分派给喷燃器***的火焰传递函数，以最大程度地减小火焰传递函数的脉动幅度为附带条件，通过在旋涡流进入燃烧区之前，主动地影响旋涡流，来控制由喷燃器***内部的热声振荡驱动的涡流数扰动。

基本上，本发明可应用于所有类型的涡流喷燃器概念，并且具有大量不同类型的控制方法或用于影响涡流数扰动的机构。

典型地，涡流器使空气/燃料混合物流以给定的涡流强度打旋，涡流强度由涡流数规定，涡流数取决于涡流器本身的结构设计。如前面提到的那样，存在圆锥形、轴向和径向类型的涡流器，它们全部都提供入口和出口。在优选实施例中，将通过影响旋涡流的流体动力学特性在涡流器的出口处主动控制旋涡流。优选地，为了主动地影响旋涡流，在所述旋涡流上施加(emboss)特征为相和幅度的速度波动，使得在出现FTF幅度最大的至少一个相位置处，速度波动的相至少改变成，优选转换成FTF的相。优选地，将通过使至少使切向速度波动(相应地，扰动)的相偏离其自然值来影响涡流器的出口区域处的旋涡流，自然值由f = -2 p f L/U_B提供，其中L=涡流器出口和CRZ之间的距离，并且U=涡流器和CRZ和f频率之间的旋涡流的体积速度。

可基于在喷燃器***的试运转期间确定的信息在开环中，或者基于通过传感器测得的信息，优选基于在喷燃器***的燃烧区中盛行的压力在闭环条件下，主动地影响涡流器的端部处的旋涡流扰动。

存在若干用于主动地影响旋涡流的技术可能性，例如通过和谐地调整喷燃器***内部的涡流器的形状和/或位置，以及/或者通过下者来控制从涡流器释放的旋涡流：通过调整喷射到旋涡流中的至少一个单独的流体流，或者通过调整对涡流器轮廓表面附近的旋涡流的流速的改变。

如将在后面描述的那样，可借助于无摩擦磁力悬浮来和谐地调整涡流器的形状和/或位置，其中涡流器提供若干个刚性涡流器本体节段，它们至少可倾斜和/或基于无摩擦磁悬浮周期性地来回移动。这个概念使得不需要将额外的流体流引导到旋涡流中。

另一方面，甚至可通过借助于可控制流体装置或旋转阀将至少一个单独的流体流(例如至少一个空气流、燃料流、空气-燃料混合物流或燃烧产物流)喷射到旋涡流中，来主动控制涡流器出口端处的旋涡流扰动。在其中布置有涡流器导叶或本体(它们各自提供后缘)的轴向或径向涡流器的情况下，通过混合和燃烧少量燃料和空气而得到的少部分空气或燃料或燃烧产物可在后缘处或其附近喷射到旋涡流中，以对从所述涡流器中喷射出的扰动旋涡流的切向速度产生流体动态冲击。在一个优选实施例中，在后缘的区域中的涡流器导叶表面上的出口开口设置在压力侧和吸力侧处，使得流体流从两个导叶侧喷射，并且通过调整而相对于彼此和谐地调谐，可通过流体装置或外部旋转阀(将结合附图更详细地描述)来进行调整。

用于影响涡流器出口处的旋涡流的动力学特性的备选方法是例如借助于介电阻挡放电，或者通过借助于压电或热气等离子产生来喷射合成射流，来改变在涡流器轮廓表面附近的旋涡流的流速。将参照图中显示的实施例更详细地描述前面提到的技术。

控制单元将主动地控制对旋涡流的动力学特性的影响，控制单元提供在喷燃器***的试运转期间确定的、由喷燃器***内部的热声振荡驱动的涡流数扰动的信息，所述信息优选存储在查找表中，或者所述信息是由至少一个传感器测得的传感器信号，优选由压力传感器测得，压力传感器测量在喷燃器***的燃烧区中盛行的压力值。

控制单元主动地控制用于影响旋涡流的器件。所述器件以不同的方式结合到涡流器中，这取决于涡流器类型和所述器件的技术功能。

在提供涡流器导叶(它们各自具有后缘)的轴向涡流器情况下，在优选实施例中，器件布置在后缘处和/或布置在其附近，并且构造成对从所述轴向涡流器中喷射出的旋涡流的切向速度扰动产生流体动态冲击。

备选器件涉及也可应用于轴向涡流器的电磁组件。这里涡流器导叶围绕一个公共旋转轴线旋转地布置，并且该器件是受主动控制的无摩擦磁力悬浮器件，它使轴向涡流器导叶围绕所述旋转轴线交替地沿相反的旋转方向旋转。

在提供流本体(其限制成对的流通道)的径向涡流器的情况下，影响旋涡流的器件沿着流通道布置在流本体处，甚至不必在流本体的下游端处。

如在下文更详细地描述的那样，主动地影响旋涡流的另一个可行器件可包括至少一个以下单元：

-出口开口，空气、燃料和/或燃烧产物的流体射流通过出口开口在旋转阀或流体装置的控制下喷射到旋涡流中，

-应用到涡流器的表面上的介电阻挡放电单元，

-合成射流生成器，其包括在所述涡流器内的腔体，提供压电驱动器或热等离子生成器，以通过腔体进入到旋涡流中的开口产生合成射流。

所有前述器件都可单独或组合起来结合到涡流器中。

附图说明

随后应结合附图基于示例性实施例来更详细地阐明本发明。在图中

图1a是用于运行固定式燃气涡轮的示意性喷燃器***，固定式燃气涡轮包括预混合喷燃器，其具有用于影响旋涡流扰动的受主动控制的器件；

图1b是示出改变涡流器出口处的涡流数扰动对FTF幅度的影响的示意图；

图2是通过涡流器导叶的横截面图，涡流器导叶在压力侧和吸力侧处提供流开口，以和谐地调整压力侧和吸力侧之间的流；

图3a、b是用于调整涡流器导叶的压力侧和吸力侧之间的主动控制流率的实施例；

图4是用于调整涡流器导叶的压力侧和吸力侧之间的主动控制流率的旋转阀；

图5a、b、c是用于使流分离以使通过后缘射流的主流改变方向的器件的示意性横截面；

图6是通过介电阻挡放电来主动控制流分离的示意图；

图7a、b、c是布置在涡流器导叶的后缘的区域中的压电和热等离子生成器的示意图；

图8是通过圆锥形预混合喷燃器的示意性横截面图，圆锥形预混合喷燃器提供用于动态地调整流道区域的器件；以及

图9a、b是提供动态调整式流道区域的径向涡流器的流本体的截面的示意图。

部件列表

1火焰传递函数FTF

2经修改的火焰传递函数

3经修改的火焰传递函数

4预混合喷燃器

5空气流

6燃料流

7涡流器

7.1涡流器入口

7.2涡流器出口

8混合管

9旋涡流

10火焰，CRZ

11用于主动地影响旋涡流的器件

12涡流器导叶

13电磁组件

14电磁脉冲

15后缘

16.1、16.2腔室

16.11、16.22开口

17定额阀

17.1流腔室

17.2出口端口

17.3出口端口

18裂缝

19主流

20.1、20.2促动器

21加压流体腔室

22出口端口

23.1、23.2、23.3流通道

24控制流装置

25出口开口

26金属盘

27压电驱动器

28射流脉冲

29等离子生成器

30流本体

31流通道

32用于影响旋涡流的器件

33喷燃器壳

34入口槽口

35圆锥形喷燃器空间

DBD介电阻挡放电

e1、e2第一和第二电极

S额外的涡流

D介电材料

HV高电压。

具体实施方式

图1a显示示意性喷燃器***，它优选用于运行固定式燃气涡轮，固定式燃气涡轮包括预混合喷燃器4，空气流5和燃料流6引导到预混合喷燃器4中，其中两个流都混合，以提供均匀的空气-燃料混合物。在圆锥形预混合喷燃器的情况下，预混合喷燃器4本身和/或提供涡流器入口7.1和涡流器出口7.2的额外的涡流器7将使所述空气/燃料混合物流成涡流。典型地在涡流器7的下游布置混合管8，沿着混合管8建立旋涡流9，然后旋涡流9由于进入燃烧器10而分解，从而形成中心逆流区CRZ，在CRZ中将出现火焰。已经结合图1b所论述的FTF取决于涡流器7和CRZ之间的距离L，以及旋涡流9沿着混合管8的体积速度U。

为了在旋涡流9进入燃烧器10之前主动地影响旋涡流9，涡流器优选在涡流器出口7.2处提供器件，其中所述器件改变分派给喷燃器***的FTF，附带条件为最大程度地减小火焰传递函数的脉动幅度。于此控制单元C基于存储信息和/或基于当前测得的喷燃器***的运行值，优选基于燃烧器10内部的压力传感器S的传感器信号，来主动地控制器件11。

在图2中，示出用于主动地影响旋涡流的器件的一个实施例。在图2的情况下，涡流器7是提供涡流器导叶12的轴向涡流器，涡流器导叶12围绕旋转轴线R沿周向布置。涡流器导叶12的所述组件定位成在电磁组件13内无接触，电磁组件13提供电磁极14，电磁极14启动，使得电磁极14之间的电磁场与涡流器导叶12的组件相互作用，使得涡流器导叶12可在+- Θ_max角提供的范围内周期性地顺时针和逆时针摇摆。调谐角范围的量和旋转式来回运动的频率，以便达到显著减小的FTF幅度。

图3显示图提供后缘15的涡流器导叶12的横截面。在涡流器导叶12内部，在后缘15的区域中，提供两个单独的腔室16.1和16.2。腔室16.1提供指向涡流导叶12的吸力侧的至少一个流开口16.11，并且腔室16.2提供指向涡流器导叶的压力侧的至少一个流开口16.22。优选地，两个腔室都提供多个开口，它们至少部分地沿着涡流器导叶12的轴向延伸部分布。

两个腔室16.1和16.2都由于流体而加压，例如可通过腔室开口16.11、16.22受控制地喷射出的空气、燃料或空气-燃料混合物。两个流向或多或少地垂直于传送通过涡流器7的主旋涡流9。通过腔室开口16.11、16.22喷射的额外的流体流冲击到旋涡流9上会显著地影响切向速度扰动。在优选办法中，通过腔室开口16.11、16.22喷射的流体流相对于彼此而调谐，使得通过所有腔室开口喷射的流体流总和是恒定的。在以与对涡流器导叶12相关联的旋涡流9的冲击导致旋涡流9的速度波动，使得在出现幅度最大FTF的至少一个相位置处，旋涡流9的速度波动的相转换成FTF的相作为附带条件下，和谐地调整朝向压力侧且还朝向涡流器导叶12的吸力侧的流体流。

通过腔室开口从各个腔室16.1、16.2进入到旋涡流中的流体流的和谐调整可由图4中示出的旋转阀17实现，从而提供加压流腔室17.1，在加压流腔室17.1中布置孔口17.2，它是可旋转的，以交替地打开两个出口端口17.3、17.4中的一个。

图3b显示包围流体腔室12.1的涡流器导叶12的示意性横截面，流体腔室12.1沿着后缘15处的裂缝18打开。通过裂缝18，加压流体以主流19(通常是不偏离的)的形式喷出。在后缘15处布置两个相对的促动器20.1和20.2，当被控制单元启动时，促动器20.1和20.2对主流19的动力学特性有影响。促动器20.1和20.2和谐地启动，使得主流19将偏离向吸力侧或偏离向涡流器导叶12的压力侧。主流19的和谐调整的量和动力学特性以前面描述的方式导致对旋涡流9有冲击，附带条件是最大程度地减小火焰传递函数的脉动幅度。

图5a显示用于影响在涡流器导叶12的后缘笔直喷射的主流19的流率的一个示例。从提供一个出口端口22(分成两个单独的流通道23.1、23.2)的加压流体腔室21开始，通过各个流通道23.1和23.2流体流的量可由垂直于流向从上或从下(或它们两者)进入出口端口22的少量控制流24控制。在来自上侧的控制流的情况下，主流19将遵从下面的出口端口23.2，如图5a中显示的那样。这个机制也称为康达效应。在康达效应的基础上，可实现图3b中显示的流体装置20.1、20.2。

在图5b中示出用于调整流率的主动控制的备选流体装置。这里，显示涡流器导叶12的横截面图。在涡流器导叶12内提供加压流体腔室21，它具有出口端口22，出口端口22分成三个不同的流通道23.1、23.2和23.3。另外，控制流装置24布置在出口端口22的区域中。在控制流装置24未启动的情况下，主流将通过流通道23.3离开，流通道23.3在涡流器导叶12的后缘15处是打开的。取决于控制流装置24的启动，流共享可单独地设定通过单独流通道23.1、23.2、23.3的哪个流。控制流装置24可由产生脉冲射流的压力装置或等离子或压电装置实现，如将在下面更详细地描述的那样。

图5c显示对从出口开口16.11或16.22中喷出的主要流19的流影响的实施例，像图3a中显示的实施例的情况那样。促动器20.1/20.2产生合成射流，合成射流会影响主流19的传播性能。在射流产生的情况下，射流的区域中的流阻由于局部湍流而增大，使得主流19沿射流的方向偏转，参见图5c。

图6a显示介电阻挡放电装置DBD，它可在后缘15的区域中定位到涡流器导叶12上，以影响在各个涡流器导叶12上传送的旋涡流9，参见图6b。DBD提供第一电极e1，它置于涡流器导叶12的与主流9接触的表面上。第二电极e2埋到导叶12中，并且介电材料d将其与第一电极e1分开。在启动DBD的情况下，在两个电极e1、e2之间应用高电压HV，使得产生等离子，等离子通过曳引效应在主流9中引起额外的速度。在启动DBD的情况下，主流9与涡流器导叶12的在后缘15附近的表面分开，因为形成了额外的涡流作用s。取决于DBD的启动，主流9可在主流9与导叶的表面分开和重新附连到其上之间和谐地调整。

图7a、7b、7c示出直接对旋涡流起作用或者对主流19用作流分离器的流装置的另一个备选方案，如例如图3a中示出的那样。

考虑图7a，假设在涡流器导叶12的表面下面不远处提供至少一个封闭腔室24，它在涡流器导叶12的在后缘附近的表面处具有出口开口25。金属盘26相对地附连到出口开口25上，作为腔室壁的一部分。金属盘26被压电驱动器(未显示)驱动，使得金属盘26可沿朝向出口开口25的方向以及沿相反的方向偏转。通过促动压电驱动器，射流脉冲28通过出口开口25喷射，从而具有旋涡流冲击。

图7b显示备选装置，它也提供在涡流器导叶12的表面下方的封闭腔室24，等离子产生装置29布置在封闭腔室24中。在启动等离子生成器的情况下，参见级1，射流脉冲28通过出口开口25喷射到旋涡流的区域中，参见级2。由于压力均衡的原因，在级3中显示的步骤之后发生逆流。图7a和b中显示的装置可布置成沿着涡流器导叶12的后缘15，涡流器导叶12沿着图7c中显示的后缘15沿轴向分布。

图8公开径向涡流器的局部视图，其中显示了两个流本体30在它们之间中界定流通道31。涡流器对主流19起作用，主流19在两个相邻流本体30之间流动，这取决于宽度w、长度l，以及本体侧翼相对于主流方向的定向。为了影响流出径向涡流器器件32的旋涡流的流性能，用于影响旋涡流19的径向涡流器器件32至少布置在沿着流通道31的一个流本体30处。影响旋涡流的器件32会影响通过各个流通道31的流的流体动力学特性。例如通过提供合成射流生成器，诸如图7a中阐明的压电驱动器单元或者图7b中阐明的等离子生成器，可对传送通过流通道31的主流19执行动态冲击。实际上通过启动这种影响旋涡流的器件32，可动态地调整沿着流通道31的两个相邻流本体30之间的流道区域。

作为呈压电驱动器或热气等离子生成器的形式的合成射流生成器的备选方案或者与其结合起来，图6中描述的介电阻挡放电单元可应用到图8中显示的径向涡流器单元的涡流器本体的表面上。还可行的是提供出口开口，流体流可通过出口开口喷射到流通道31中，如与图3a中显示的实施例结合起来描述的那样。

图9a显示通过圆锥形预混合喷燃器的横截面，圆锥形预混合喷燃器提供四个圆锥形壳33，它们成对地封闭所谓的入口槽口34，空气和/或燃料和/或空气/燃料混合物通过入口槽口34喷射到圆锥形喷燃器空间35中，在圆锥形喷燃器空间35中建立旋涡流。图9b显示界定一个入口槽口34的两个相邻喷燃器壳33的详细截面。两个喷燃器壳33中的一个在其表面上提供用于影响旋涡流的器件32。器件32影响沿着入口槽口34的流道区域内的流性能。像前面描述的那样，器件32可由合成射流生成器或用于将流体流喷射到入口槽口中的出口开口实现。

Claims (24)

1.一种用于使固定式燃烧发动机的喷燃器***中的火焰稳定的方法，其中产生空气燃料混合物流，并且所述空气燃料混合物流打旋，以在进入燃烧区之前形成旋涡流(9)，可对旋涡流(9)分派涡流数，在所述燃烧区中，所述空气燃料混合物的旋涡流(9)点燃，以在旋涡分离引起的逆流区(CRZ)内形成火焰(10)，

其特征在于，基于改变分派给所述喷燃器***的火焰传递函数(FTF)，以最大程度地减小所述火焰传递函数(FTF)的脉动幅度为附带条件，通过在所述旋涡流(9)进入所述燃烧区之前，主动地影响所述旋涡流(9)，来控制由所述喷燃器***内部的热声振荡驱动的涡流数扰动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定式燃烧发动机是固定式燃气涡轮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气燃料混合物流在涡流器(7)内发生打旋，所述涡流器(7)具有涡流器入口(7.1)和涡流器出口(7.2)，并且将通过影响所述旋涡流(9)的流体动力学特性，来在所述涡流器的出口(7.2)处主动地影响所述旋涡流(9)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下者来主动地影响所述旋涡流(9)：在所述旋涡流(9)上施加特征为相和幅度的速度波动，使得至少在所述火焰传递函数(FTF)出现幅度最大值的一个频率位置处，所述速度波动的相变成所述火焰传递函数(FTF)的相。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过影响所述涡流器出口(7.2)处的旋涡流(9)的切向速度扰动的幅度和相，来在所述旋涡流(9)上施加速度波动。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，基于在所述喷燃器***的试运转期间确定的信息，在开环中主动地影响所述旋涡流(9)。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，基于通过传感器测得的信息，在闭环中主动地影响所述旋涡流(9)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传感器测得的信息是在所述燃烧区中盛行的压力。

9.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其特征在于，通过下者来主动地影响所述旋涡流(9)

a)和谐地调整所述涡流器(7)的形状和/或位置，以及/或者

b)通过下者控制所述涡流器(7)释放的旋涡流(9)

b1)通过调整喷射到所述旋涡流(9)中的至少一个单独的流体流，

b2)通过调整对在涡流器轮廓表面附近的旋涡流(9)的流速的改变。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于无摩擦磁力悬浮来调整所述涡流器(7)的形状和/或位置。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过借助于可控制的流体装置或旋转阀，将至少一个空气流、燃料流和/或空气燃料混合物流喷射到所述旋涡流(9)中，来喷射至少一个单独的流体流。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过借助于和谐地点燃可燃反应剂流，将燃烧产物流喷射到所述旋涡流(9)中，来喷射至少一个单独的流体流。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过借助于至少在沿着所述涡流器轮廓表面的区域中的介电阻挡放电(DBD)引起流体流，来改变涡流器轮廓表面附近的旋涡流(9)的流速。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过借助于产生压电或热等离子，喷射合成射流，来改变涡流器轮廓表面附近的旋涡流(9)的流速。

15.一种用于使固定式燃烧发动机的喷燃器***中的火焰稳定的装置，包括用于产生空气燃料混合物流的预混合喷燃器；涡流器(7)，其布置在所述预混合喷燃器(4)内或者在所述预混合喷燃器的下游，以形成旋涡流(9)，可对所述旋涡流(9)分派涡流数；以及燃烧器，其布置在所述涡流器(7)的正下游，或者被混合管(8)间隔开，所述燃烧器包括燃烧区，所述空气燃料混合物的旋涡流(9)在所述燃烧区中点燃，以在旋涡分离所引起的逆流区(CRZ)内形成火焰(10)，其特征在于，所述涡流器(7)提供在所述旋涡流(9)进入所述燃烧区之前主动地影响所述旋涡流(9)的器件，其中所述器件以最大程度地减小所述火焰传递函数(FTF)的脉动幅度为附带条件，改变分派给所述喷燃器***的火焰传递函数(FTF)。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述固定式燃烧发动机是固定式燃气涡轮。

17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述涡流器(7)是轴向涡流器，其提供涡流器导叶(12)，所述涡流器导叶(12)中的各个具有后缘(15)，并且所述器件布置在所述后缘(15)处，以及/或者布置在所述后缘(15)附近，并且构造成对从所述轴向涡流器(7)喷射出的旋涡流(9)的切向速度扰动产生流体动态冲击。

18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述涡流器(7)是轴向涡流器，其提供涡流器导叶(12)，所述涡流器导叶(12)按方位角围绕一个公共旋转轴线布置，并且所述器件是受主动控制的无摩擦磁力悬浮器件，其使所述轴向涡流器围绕所述旋转轴线交替地以相反的旋转方向旋转。

19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述预混合喷燃器(4)是圆锥形预混合喷燃器，其提供圆锥形喷燃器壳(33)，所述喷燃器壳(33)限制切向槽口(34)，空气、燃料和/或燃烧产物被引导通过所述切向槽口(34)，以在所述圆锥形预混合喷燃器(4)内部产生所述旋涡流(9)，并且影响所述旋涡流(9)的器件沿着所述切向槽口(34)布置在所述喷燃器壳(33)处。

20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述涡流器(7)是径向涡流器，其提供流本体(30)，所述流本体(30)限制成对的流通道(31)，并且影响所述旋涡流(9)的器件沿着所述流通道(31)布置在所述流本体(30)处。

21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，主动地影响所述旋涡流(9)的器件包括以下单元中的至少一个：

-出口开口(16.1，16.2)，空气、燃料和/或燃烧产物的流体射流在旋转阀或流体装置的控制下，通过所述出口开口(16.1，16.2)喷射到所述旋涡流(9)中，

-应用到所述涡流器(7)的表面上的介电阻挡放电(DBD)单元，

-合成射流生成器，其包括在所述涡流器内的腔体，所述腔体提供压电驱动器或热等离子生成器，以通过通入所述旋涡流(9)中的腔体的开口(25)，产生所述合成射流。

22.根据权利要求15至21中的任一项所述的装置，其特征在于，主动地影响所述旋涡流(9)的器件可由控制单元控制，所述控制单元

a)提供在所述喷燃器***的试运转期间确定的、由所述喷燃器***内部的热声振荡驱动的涡流数扰动的信息，或者

b)提供由至少一个传感器测量的信息，所述传感器测量在所述喷燃器***的燃烧区中盛行的压力值。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述信息存储在查找表中。

24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述传感器是压力传感器。

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