近日,我院先进飞行器与空天动力创新研究中心(飞天中心)博士后卢茂奇、博士研究生祝衔琦、副研究员万凯迪、蒋崇文教授与高振勋教授在能源领域国际知名期刊《Energy》(JCR影响因子9.0)上发表题为“Investigation of swirl premixed dimethyl ether/methane flame stability and combustion characteristics in an industrial gas turbine combustor”的研究论文。

论文第一作者/通讯作者的署名单位为北航宁波创新研究院和北航国家计算流体力学实验室。该论文研究工作受到了国家/浙江省/宁波市自然科学基金、宁波市甬江引才工程等项目的资助。论文合作单位包括浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室、北京航空工程技术研究中心、中国运载火箭技术研究院,合作作者包括何勇教授、朱燕群高级实验师、袁愿研究员和蔡巧言研究员。
该论文提出了工业燃机中燃用二甲醚/甲烷混合燃料的新方法,并对其开展了数值计算,揭示了二甲醚/甲烷旋流预混火焰稳定性及燃烧特性。论文首先探索了空气气氛下二甲醚在工业燃机中的灵活性使用范围。研究表明,现有的工业燃机在0-60%二甲醚掺混比条件下可实现贫预混无回火稳定燃烧。随后,面向大比例二甲醚掺混引起的边界层回火问题,提出了再循环烟气(RFG)稀释进口空气组成空气/CO2气氛的措施,在无需对现有燃烧器进行重新设计的情况下,可进一步将二甲醚灵活性使用范围拓展至60-100%。在此基础上,该论文还建立了高温高压运行工况下二甲醚掺混比-当量比相互关联的火焰稳定性区间图,并提出了临界层流火焰速度准则以保障工业燃机掺烧二甲醚的安全稳定运行。
该论文第一作者卢茂奇博士为我院全职博士后,已在先进飞行器与空天动力创新研究中心开展科研工作14个月,期间接受蒋崇文教授与高振勋教授的联合指导。通讯作者万凯迪博士为我院全职副研究员,主要研究方向包括面向碳中和的航空发动机低碳燃烧技术、基于人工智能和机器学习的燃烧反应建模等。通讯作者蒋崇文教授主要研究方向包括飞行器气动设计、计算流体力学等。高振勋教授主要研究方向包括计算流体力学、可压缩湍流/燃烧大涡模拟等。该项研究成果将有助于宁波市培育发展新质生产力,有望加快促进宁波市工商业向低碳、零碳转型,为宁波高质量全球海洋中心城市建设注入持续动力。
我院先进飞行器与空天动力创新研究中心依托北航两个国家“双一流”建设学科——航空宇航科学与技术(A+)、力学(A-),在首席科学家向锦武院士、中心主任杨立军教授的带领下,开展先进飞行器、空天动力技术以及相关领域的科学研究及产业化工作,力争把中心打造成地方产业升级的技术支持基地、高校科技成果的产业转化基地、先进空天技术的研究开发基地、产业可持续发展的人才培养基地。