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Research progress and future prospect of hydrogen micromix combustion technology
Received date: 2023-05-15
Revised date: 2023-06-16
Accepted date: 2023-07-11
Online published: 2023-07-21
Supported by
Advanced Jet Propulsion Innovation Center, AEAC(HKCX2021-01-021);the Fundamental Research Funds for the Central Universities(501XTCX2023146001);Science Center for Gas Turbine Project(P2022-A-II-006-001)
Hydrogen fuel has significant importance in mitigating global climate change and protecting the environment by achieving zero carbon emission in aviation engines， aerospace propulsion engines， and ground gas turbines. However， the application of hydrogen combustion technology still faces many challenges. Hydrogen combustion in traditional burners poses a risk of flashback and high nitrogen oxide （NO x ） emission. Thus， it requires exploration of new combustion technologies and pollution control measures to satisfy the urgent need of hydrogen energy. Micromix combustion technology implements hundreds of microchannels combined with micro-injection of hydrogen to rapidly mix air and hydrogen to form small-scale flames. The residence time of N2 in the high-temperature zone is shortened to the level of milliseconds， significantly reducing the production of nitrogen oxide. This paper reviews the application history of hydrogen in gas turbine engines and the progress of hydrogen combustion simulation and experimental studies， summarizes the hydrogen characteristics， NO x generation mechanism， micromix combustion principle， premixed combustion， diffusion combustion and dome structure characteristics， and discusses the influence of critical parameters of micromix combustors on aerothermodynamic process， NO x generation and control measures， providing theoretical and empirical bases for the engineering design of hydrogen combustion chambers. Finally， the future development of hydrogen combustion technology is prospected.
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