CN204987085U - 用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，带有包括第一燃烧器和第二燃烧器的燃气涡轮发动机的系统。第一燃烧器包括带有第一几何结构的第一端盖，而第二燃烧器包括带有第二几何结构的第二端盖。第一几何结构相对第二几何结构具有一个或更多几何差异，由此，来降低在涡轮系统中的部件的任何不想要的共鸣振动响应。

Description

用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统
技术领域
公开的主题大体涉及燃气涡轮系统，并且更特别地涉及用于控制燃烧动态及更具体地用于减少燃烧动态的模态耦合的系统和方法。
背景技术
燃气涡轮系统大体包括燃气涡轮发动机，其具有压缩机区段、燃烧器区段、以及涡轮区段。燃烧器区段可包括一个或更多燃烧器(例如，燃烧罐)，其带有燃料喷嘴，该燃料喷嘴构造为向各个燃烧器内的燃烧室喷射入燃料和氧化剂(例如空气)。在各个燃烧器中，燃料和氧化剂的混合物燃烧来产生热燃烧气体，其然后流入并驱动涡轮区段中的一个或更多涡轮级。各个燃烧器可产生燃烧动态，该燃烧动态在燃烧器声学振荡与火焰动态(也公知为放热的振荡部件)交互作用时发生，来导致在燃烧器中的自激压力振荡。
燃烧动态可在多个离散的频率下或横跨一个频率范围发生，并且可向相对于相应燃烧器的上游和下游两者行进。例如，压力和/或声波可例如穿过一个或更多涡轮级向下游行进入涡轮区段，或向上游行进入燃料系统。涡轮区段的某些下游部件可潜在地响应于燃烧动态，尤其是如果通过单独的燃烧器产生的燃烧动态呈现出与彼此的同相和连贯关系，并且具有在部件的固有或共振频率处或附近的频率时。通常，“连贯性”指在两个动态信号之间的线性关系的强度，并且强烈地受在它们之间频率重叠度影响。在燃烧动态的内容中，“连贯性”是由燃烧系统呈现的模态耦合、或燃烧器与燃烧器声学性交互作用的测量。由此，存在控制燃烧动态、和/或燃烧动态的模态耦合的需要，来降低在涡轮系统中的部件的任何不想要的共鸣振动响应(例如，共振行为)的可能性。
实用新型内容
在下面总结了在范围上与原主张发明相适的某些实施例。这些实施例不意图限制本主张发明的范围，而是这些实施例仅仅意图提供本发明的可能形式的简要总结。事实上，本发明可涵盖可与在下面提出的实施例相似或不同的多种形式。
在第一实施例中，用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统包括燃气涡轮发动机，其包括第一燃烧器和第二燃烧器。第一燃烧器包括带有第一几何结构的第一端盖，而第二燃烧器包括带有第二几何结构的第二端盖。第一几何结构相对第二几何结构具有至少一个几何差异。
在第二实施例中，用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统包括第一涡轮燃烧器，其具有带有第一几何结构的第一端盖。第一几何结构面向第一头部端腔室，并且第一几何结构构造为至少部分地控制在第一涡轮燃烧器中的第一声学性和/或第一燃烧动态。
在第三实施例中，用于控制燃烧系统中的燃烧动态的方法包括控制在第一燃烧器中的第一声学性和/或第一燃烧动态，其中第一端盖的第一几何结构面向第一燃烧器的第一头部端腔室。该方法还包括控制在第二燃烧器中的第二声学性和/或第二燃烧动态，其中第二端盖的第二几何结构面向第二燃烧器的第二头部端腔室。第一和第二几何结构具有至少一个差异，来相对第一声学性改变第二声学性，和/或来相对第一燃烧动态改变第二燃烧动态。
附图说明
当参照附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中，遍及附图，相同的特征代表相同的部分，其中：
图1是具有多个燃烧器的燃气涡轮系统的实施例的示意图，该燃烧器带有相应的多个端盖构造，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图2是图1的燃烧器中的一个的实施例的剖面示意图，其中，燃烧器具有端盖，该端盖带有端盖几何结构(例如，有角度端盖)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图3是沿着线3-3截取的图1的燃气涡轮系统的实施例的剖面示意图，其示出了多个燃烧器，该燃烧器带有相应的多个端盖构造(例如，端盖几何结构)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图4是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有不对称弯曲构造(例如，不对称向内弯曲的端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图5是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有不对称弯曲构造(例如，不对称向外弯曲的端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图6是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有在中央弯曲的构造(例如，对称向内弯曲的端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图7是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有在中央弯曲的构造(例如，对称向外弯曲的端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图8是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有多角构造(例如，多角端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图9是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有多角构造(例如，多角端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；
图10是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有不对称无规则构造(例如，不对称无规则端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性；以及
图11是燃烧器的实施例的剖面示意图，该燃烧器具有端盖，该端盖带有多角阶梯构造(例如，阶梯状端壁)，其构造为控制燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或更多具体实施例。在提供这些实施例的简明描述的努力中，可能不在说明书中描述实际执行的所有特征。应当理解的是，在任何这种实际执行的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多具体执行决定来实现开发者的具体目标，例如服从可从一个执行向另一个改变的系统相关和商业相关的约束。而且，应当理解的是，这种开发努力可能是复杂且耗费时间的，但是尽管如此，对于享有本公开的益处的本领域技术人员将只是设计、制造以及加工的例行工作。
当介绍本发明的各种实施例的元件时，词语“一”、“一个”、“该”以及“所述”意图指存在一个或更多元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”意图包含并且指可存在除了列出的元件外的附加元件。
公开的实施例针对减少燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，来通过改变一个或更多涡轮燃烧器的几何结构(例如，修改的端盖构造)，减少在燃气涡轮系统中的下游部件中的不想要的振动响应。燃气涡轮燃烧器(或燃烧器组件)可产生燃烧动态，这归因于燃烧工序、向燃烧器内的进入流体流(例如，燃料、氧化剂、稀释剂等)的特性、以及各种其它因素。燃烧动态可特征在于，在某些频率下的压力波动、脉动、振荡和/或波。流体流特性可包括速度、压力、速度和/或压力上的波动、流路径的改变(例如，转向、形状、中断等)、或任何它们的组合。共同地，燃烧动态可潜在地引起在燃烧器的上游和/或下游的各种部件中的振动响应和/或共振行为。例如，燃烧动态(例如，在某些频率，频率范围、振幅、燃烧器与燃烧器相位等下)可在燃气涡轮系统中既向上游又向下游行进。如果燃气涡轮燃烧器、上游部件、和/或下游部件具有由这些压力波动(即，燃烧动态)驱动的固有或共振频率，那么压力波动可潜在地引起振动、应力、疲劳等。该部件可包括燃烧器衬套、燃烧器流套筒、燃烧器帽、燃料喷嘴、涡轮喷嘴、涡轮叶片、涡轮护罩、涡轮叶轮、轴承、燃料供应组件、或它们的任何组合。下游部件是具体关注点，因为它们对同相且连贯的燃烧频调(tones)更敏感。因而，减少连贯性具体地减少下游部件中的不想要的振动的可能性。
如在下面详细讨论的，公开的实施例可配备一个或更多燃气涡轮燃烧器，其带有修改的端盖构造(例如，端盖几何结构)，来修改燃烧器的声学响应和因此燃气涡轮燃烧器的燃烧动态(例如，压力波动、脉动、振荡、或波)，例如改变频率、振幅、燃烧器与燃烧器相位、频率的范围、或它们的任何组合。尤其是，修改的端盖构造可改动燃烧器的声学响应和因此燃烧动态，某种程度上充分减少或消除在涡轮燃烧器的上游和/或下游的部件和燃气涡轮燃烧器的任何不想要的振动响应。例如，修改的端盖构造可导致如下燃烧动态频率：其相对于燃气涡轮系统中的部件的任何共振频率而不同、移相、消冲(smear)或在更大的频率范围上展开、或它们的任何组合。通过改变端盖几何结构，引入声学路径长度的范围和因此声学波长的范围，其可在没有燃烧器的声学响应的情况下被激励、有效消冲。根据端盖几何结构的具体细节，声学波长的范围还可引入可被激励的横跨声学波长的范围的相位滞后，这将促进声学波长的破坏性干涉。由于燃烧器的声学响应与燃烧工序固有的火焰动态交互作用，因而关于声学波长上的改变和/或在声学波长中的增加的相位滞后来改变燃烧器的声学响应，在更大的频率范围上有效地消冲了燃烧动态频调的频谱，从而降低了燃烧动态振幅，和/或防止燃烧器中的燃烧动态的模态耦合。
除了在燃烧器水平上的修改(即，单独的涡轮压缩机)，公开的实施例可改变端盖构造(例如，端盖几何结构)，使得在一个燃烧器的端盖几何结构相对另一燃烧器的端盖几何结构之间存在至少一个几何差异。实际上，在多个燃气涡轮燃烧器中改变端盖构造，从燃烧器至燃烧器以在多个燃气涡轮燃烧器中减少燃烧动态振幅和/或燃烧动态的模态耦合的方式改变了声学性和因此燃烧动态。例如，修改的端盖构造可导致在燃烧器的声学响应和因此燃烧器动态频率上的燃烧器至燃烧器改变(例如，不同、移相、消冲或在更大的频率范围上展开、或它们的任何组合的频率)，因而降低了尤其是在与燃气涡轮系统的部件的共振频率匹配的频率下的燃烧器的模态耦合的可能性。
由此，燃气涡轮发动机可采用多种修改的端盖构造，来改动燃烧器的声学响应，并因而削减了由燃气涡轮发动机中的燃烧动态引起的在燃气涡轮系统部件中的不想要的振动响应。例如，各个燃气涡轮燃烧器的端盖的几何结构可包括一个或更多有角度表面、弯曲表面(例如，凹入表面、凸起表面、不变曲率、或变化曲率)、平坦表面、凹部、突起、多边形表面(例如，三角形表面、五边形表面、六边形表面、或四边形表面)、阶梯状或Z字形表面、卷绕表面、无规则表面(例如，不一致、不平整、或不对称、波状表面、有缺口表面、尖角表面、或锯齿状表面)、或它们的任何组合。在某些实施例中，至少一些(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10)或全部燃烧器具有带有端盖的不同旋转位置的共同的端盖(例如，有角度端盖)，例如，各个端盖可绕燃烧器的轴线旋转至相对其它涡轮燃烧器上的其它端盖的不同朝向。但是，在一些实施例中，至少一些(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10)或全部涡轮燃烧器具有不同的端盖，例如，不同的有角度端盖、不同的弯曲端盖、和/或平坦端盖。在一些实施例中，在相邻的燃烧器端盖之间的几何特性(例如，高度、宽度、深度、长度、角度、角特性、曲率半径、几何特征的朝向等)可不相同。尤其是，在一些实施例中，相邻的燃烧器端盖可具有下列任一项：不同的几何形状、不同的几何特性、不同的几何配置、或它们的任何组合。
由此，采用具有一个或更多改变的端盖(例如，具有不同几何结构的端盖)的一个或更多燃烧器的公开实施例，有助于改变燃烧器的声学响应和因此在各个燃烧器内和相邻燃烧器中的燃烧动态，因而削减了燃烧器的模态耦合，这降低了在燃烧器下游的部件中的不想要的振动响应的可能性。例如，提供带有特定几何结构的燃烧器端盖(例如，有角度端盖)可提供多个声波长度、或声波长度的范围，这可在燃烧器内形成更宽的声学响应。此外，提供带有不同几何结构(例如，不同的几何形状、特性、或配置)的相邻燃烧器端盖，可在燃烧器内提供不同的声学响应，并且从燃烧器到燃烧器降低了燃气涡轮系统的燃烧器的同相和连贯行为的可能性。
考虑前述，图1是具有多个燃烧器12的燃气涡轮系统10的实施例的示意图，其中各个燃烧器12配备有燃烧器端盖13，其具有不同于相邻燃烧器12的燃烧器端盖13的修改的端盖构造和/或几何结构。换而言之，燃烧器12的端盖几何结构相对于相邻燃烧器12的端盖几何结构具有至少一个几何差异。在各个燃烧器12中，端盖13可具有修改的端盖构造(例如，有角度、弯曲、阶梯状等)，其构造为使特定燃烧器12中的声学性和因此燃烧动态变化，因而有助于降低在燃烧器12下游的部件中的不想要的振动响应。
例如，修改的端盖构造可包括几何特征来使燃烧器的声学响应变化(例如，使频率变化、拓宽频率的范围、使频率移相、或任何组合)，因而有助于降低在燃烧器12和/或燃烧器12上游或下游的部件的共振频率处或附近的频率处的燃烧动态的振幅。此外，公开的实施例可改变在多个燃烧器12之间的端盖13的几何结构，来有助于减少或避免在多个燃烧器12中的燃烧动态的任何模态耦合，因而有助于减少在多个燃烧器12下游的燃气涡轮部件的任何不想要的振动响应。例如，公开的实施例可改变在多个燃烧器12中的端盖13的几何形状(例如，有角度、弯曲、阶梯状、凹入、凸起、或平坦)、几何特性(例如，高度、宽度、深度、长度、角度、角特性、或曲率半径)、几何配置(例如，在不同的端盖之间的旋转度、轴向位置等)或它们的任何组合。作为结果，在燃烧器12中的端盖13的不一致的几何结构构造可有助于在燃烧器12中从一个燃烧器到另一个改变燃烧动态，因而导致在频率上的变化、频率的范围的消冲或拓宽、使频率移相、或它们的任何组合。因而，由多个燃烧器12产生的燃烧动态较不可能导致可潜在地引起燃气涡轮系统10中的不想要的振动响应的连贯行为。
在示出的实施例中，涡轮系统12具有多个燃烧器12，其均配备有端盖13(例如，有角度端盖)，该端盖13具有联接至侧壁17(例如，环形侧壁)的有角度端壁15。这些有角度端盖13(例如，有角度端壁15)可从一个燃烧器12到另一个改变，例如，在有角度端壁15的角21(见图2)、圆周46朝向、或这两者上改变。例如，有角度端盖13(尤其是，有角度端壁15)可绕它们的轴线(例如，轴线11，见图2)从一个燃烧器12到另一个周向地46旋转偏移角。该偏移角可为大约10、20、30、40、50、60、70、80、90、120、150或180度、或任何其它适当的偏移角。应当注意到，端盖13可相对另一端盖13旋转大约1至359度之间的任意处。以这种方式，相邻或不相邻的端盖13的几何配置可改变，因而减少了在下游部件中的任何不期望的振动响应。在一些实施例中，端盖13的几何结构可从一个燃烧器12到另一个在几何形状、特性、和/或配置上改动。实际上，在一些实施例中，从一个燃烧器12到另一个在端盖13的几何结构之间存在至少一个几何差异。
燃气涡轮发动机10包括压缩机14、带有端盖13的一个或更多燃烧器12、以及涡轮16。燃气涡轮燃烧器12各包括端盖13，其可构造为将燃料流从一个或更多燃料源引导至燃烧器12内的一个或更多燃料喷嘴(例如，1、2、3、4、5、6或更多)。例如，如在图2中进一步所描述，端盖13构造为导引来自燃料源的液体燃料、气体燃料、和/或混合燃料并经由燃料喷嘴进入相应的燃烧室19。燃气涡轮燃烧器12在燃烧室19内点燃且使加压的氧化剂(例如，空气)和燃料的混合物(例如，空气-燃料混合物)燃烧，并然后使所得的热加压燃烧气体24(例如，废气)行进入涡轮16。端盖13的改变的几何结构可改变从压缩机14行进至燃烧室19的氧化剂(例如，压缩空气)的入口条件，例如，空气的速度、提供至燃料喷嘴的空气的分布等。此外，改变行进至燃烧室19的燃料和氧化剂(例如，空气)的入口条件可改变、调整、或使燃烧室19内的燃烧动态变化。修改燃烧动态转而可降低在燃烧器12、上游部件、和/或下游部件中的不想要的振动响应的可能性。此外，改变相邻端盖13的几何结构可改变行进至相邻燃烧室19的燃料和氧化剂(例如，空气)的入口条件，并且可因而改变在相邻燃烧器12中的燃烧动态。多个燃烧器12之间的改变的燃烧动态转而可降低燃烧器12之间的模态耦合的可能性，并且因而可进一步降低在下游部件中的不想要的振动响应的可能性。
上游和下游部件可包括燃料供应系统、压缩机14、和/或涡轮16。涡轮16内的涡轮叶片联接至燃气涡轮系统10的轴26，其还可联接至遍及涡轮系统10的若干其它部件。在燃烧气体24逆向且在涡轮16的涡轮叶片之间流动时，涡轮16被驱动成旋转，该旋转引起轴26旋转。最终，燃烧气体24经由排气出口28排出涡轮系统10。此外，在示出的实施例中，轴26联接至负载30，该负载30经由轴26的旋转来推动。负载30可为经由涡轮系统10的扭矩产生功率的任何适当的装置，例如，发电机、飞机的螺旋桨、或其它负载。
燃气涡轮系统10的压缩机14包括压缩机叶片。如上面所讨论，压缩机14内的压缩机叶片联接至轴26，并且将在轴26由涡轮16驱动旋转时旋转。当压缩机叶片在压缩机14内旋转时，压缩机14压缩从空气进口32接收的空气(或任何适当的氧化剂)来产生加压空气34。然后将加压空气34供给入燃烧器12的燃料喷嘴。如在上文所述，燃料喷嘴将加压空气34和燃料混合，来产生用于燃烧的适当的混合比。在下面的讨论中，可对燃烧器12的轴向方向或轴线(例如，纵向轴线)、燃烧器12的径向方向或轴线44、以及燃烧器12的周向方向或轴线46进行引用。
图2是图1的燃烧器12中的一个的实施例的剖面图，该燃烧器12包括带有第一几何结构的燃烧器端盖13(例如，处于角21的有角度端盖13)。燃烧器12包括头部端50、燃烧器帽组件54、以及燃烧室19。燃烧器12的头部端50大体在轴向地定位于端盖13和燃烧室19之间的头部端腔室51中包封帽组件和燃料喷嘴18。燃烧器帽组件54大体包含燃料喷嘴18。燃料喷嘴18使燃料、空气、以及有时其它流体行进至燃烧室19。燃烧器12具有绕燃烧室19和燃烧器12的轴线42周向地46延伸的一个或更多壁，并且通常代表多个燃烧器12中的一个，燃烧器12布置成绕燃气涡轮系统10的旋转轴线(例如，轴26)周向地分隔开的配置。在某些实施例中，可修改至少一个燃烧器12的端盖13的几何结构，来改变声学性和因此在燃烧器12中的燃烧动态，或者端盖13的几何结构可在两个或更多(或全部)燃烧器12之间改变，来改变声学性和因此在燃烧器12中的燃烧动态。例如，相邻的端盖13可包括在几何形状、几何特性、和/或几何配置上的差异，使得相邻的端盖13在它们之间具有至少一个几何差异。具体地，如在下面详细讨论的，在端盖13上的变化性有助于改变声学性和因此在多个燃烧器12的各个中的燃烧动态，使得燃烧动态频率、频率范围、和/或各个燃烧器12的振幅不同于在燃气涡轮系统10内的相邻燃烧器12。此外，改变燃烧器的声学响应可改变两个或更多燃烧器的燃烧动态的相位关系。以这种方式，在端盖13上的变化性有助于减少在燃气涡轮系统10中的不想要的振动响应，并因此减小燃气涡轮系统10的振动应力、磨损、性能损失。
在示出的实施例中，一个或更多燃料喷嘴18附接至端盖13，并且穿过燃烧器帽组件54行进至燃烧室19。例如，燃烧器帽组件54包含一个或更多燃料喷嘴18(例如，1、2、3、4、5、6或更多)，并且可为各个燃料喷嘴18提供支撑。燃烧器帽组件54沿着燃料喷嘴18的长度的部分布置，将燃料喷嘴18容纳在燃烧器12内。各个燃料喷嘴18促进加压空气和燃料的混合，并且穿过燃烧器帽组件54将混合物引导入燃烧室19。空气燃料混合物可然后在腔室19的主燃烧区域62中燃烧，因而产生热加压废气。这些加压废气驱动在涡轮16内的叶片的旋转。
各个燃烧器12包括外壁(例如，流套筒58)，其绕内壁(例如，燃烧器衬套60)周向地布置，来限定中间流通路或空间64，而燃烧器衬套60绕燃烧室19周向地延伸。内壁60还可包括过渡件66，其通常朝向涡轮16的第一级会聚。冲击套筒65绕过渡件66周向地布置。衬套60限定燃烧器12的内表面，其直接面向且暴露于燃烧室19。流套筒58和冲击套筒65包括多个穿孔61，其将来自压缩机排放口68的空气流67引导入流通路64，并且使空气冲击衬套60和过渡件66以用于冲击冷却的目的。流通路64然后在朝向头部端50的上游方向(即，相对热燃烧气体的下游方向69)上引导空气流67，使得空气流67还在流动穿过头部端腔室51、穿过燃料喷嘴18、和进入燃烧室19之前冷却衬套60。
端盖13可具有特定几何结构，例如几何形状、特性、或配置，其可构造为改变燃烧器的声学响应和因此燃烧器12内的燃烧动态(例如，压力脉动、波动、或振荡)。例如，头部端腔室51由端盖13、轴向地42从端盖13偏移的燃烧器帽组件54以及绕腔室51周向地46延伸的壁53来限定或界定。对端盖13的几何结构变化可使头部端腔室51的该边界的部分和/或头部端腔室51的体积变化，因而改动头部端腔室51的声学特性，并因而改动燃烧器的声学响应和因此燃烧器12的燃烧动态。例如，修改的端盖13可导致改变频率、振幅、或一个燃烧器的燃烧动态相对另一个的相对相位、或它们的组合。在某些实施例中，端盖13可以以调节燃烧器12在某一频率下或在某一频率范围内操作的方式来修改。在多燃烧器12燃气涡轮系统10中，各个燃烧器12可配备有修改的端盖13，其调节燃烧器12以在某一频率和/或频率范围下操作。例如，燃烧器12可配备有修改的端盖13，其从燃烧器到燃烧器交替燃烧动态频率，逐渐地提高或降低燃烧动态频率或在多个燃烧器12中随机地分布燃烧动态频率。
在示出的实施例中，端盖13(例如，有角度端盖)相对径向方向44(例如，燃烧器帽组件54的平面)具有角21。角21可为大约1至60、2至45、3至40、4至20、或5至15度。在一些实施例中，在所有燃烧器12中，角21可相同，而一个或更多(或所有)端盖13绕它们的轴线(例如，燃烧器12的轴线11)周向地46旋转，来相对燃气涡轮系统10的燃料喷嘴18、燃烧室19、以及轴26改动端盖13的朝向。在其它实施例中，燃烧器12可包括用于端盖13的2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多不同的角21，并且一个或更多(或所有)端盖13绕它们的轴线(例如，燃烧器12的轴线11)周向地46旋转，来相对燃气涡轮系统10的燃料喷嘴18、燃烧室19、以及轴26改动端盖13的朝向。
端盖13可大体构造为使来自燃料源的液体燃料、气体燃料、和/或混合燃料前进并经由一个或更多燃料喷嘴18进入燃烧室19。燃气涡轮燃烧器12在燃烧室19内点燃且使加压的空气和燃料的混合物(例如，空气-燃料混合物)燃烧，并然后使所得的热加压燃烧气体24(例如，废气)在下游方向69上行进入涡轮16。在某些实施例中，改变端盖13的几何结构可改变穿过头部端50供应入燃烧室19的空气和燃料的入口条件，并且可改变、调整、或使燃烧器的声学响应和因此燃烧器12的燃烧动态变化，来减少在燃气涡轮系统10中的不想要的振动响应。
图3是沿着线3-3截取的图1的燃气涡轮系统10的实施例的剖面示意图，其示出了各配备有修改的端盖13的多个燃烧器12，该端盖13从一个燃烧器12到另一个改变，来改变在系统10的燃烧器12之间的声学性和因此燃烧动态，以减少在燃烧器10中的燃烧动态振幅和/或燃烧动态的模态耦合。例如，端盖几何结构从一个燃烧器12到另一个可具有至少一个几何差异。应当注意的是，任意数量的燃烧器12(例如，0、1、2、3、4、5、或更多)可包括修改的端盖13，使得带有修改的端盖13的燃烧器12中的至少一个产生与不带有修改的端盖13的燃烧器12的声学响应不同的声学响应。由此，虽然在下列描述中利用在相邻燃烧器12之间的变化作为说明性实施例，但是应当注意的是，可利用任意的单独的燃烧器12，来产生不同于其它燃烧器12的其自身独特的声学响应。此外，可利用带有修改的端盖13、带有或不带有特定空间配置(例如，相邻或交替)的多组燃烧器12，来产生独特的声学响应，因而减少在燃烧器12之间的模态耦合。
在一些实施例中，系统10可包括一个或更多组(例如，1、2、3、4、5、或更多组)燃烧器12，其中，各组燃烧器12包括一个或更多燃烧器12(例如，1、2、3、4、5、或更多)。在一些情况下，各组燃烧器12可包括相同的燃烧器12，其与系统10内的一个或更多其它组燃烧器12不同。例如，第一组燃烧器12可包括具有第一端盖13几何结构的相同的燃烧器12，而第二组燃烧器12可包括具有第二端盖几何结构的相同的燃烧器12。此外，第一端盖13几何结构可在一种或更多种方式上不同于第二端盖13几何结构。由此，如在下面进一步说明的，第一组燃烧器12可产生与系统10内的第二组燃烧器12的声学响应不同的声学响应。
示出的实施例绘出了环绕燃气涡轮系统10，多个端盖13的几何结构如何在几何特性、几何配置、和/或几何形状上改变。例如，多个端盖13可具有不同的几何特性，例如在尺寸(例如，高度、宽度、长度、深度等)、角21(例如，端盖13的角度和/或倾斜度)等上的差异。此外，端盖13可具有不同的几何配置，例如在旋转朝向(例如，相对于相邻端盖13的绕其轴线的端盖13的旋转度)等上的差异。此外，端盖13可具有不同的几何形状，例如如下端盖13：有角度、凹入、凸起、凹入有角度、凸起有角度、与各种多边形(例如，三角形、四边形、五边形、六边形等)相似地成形、无规则地成形(例如，波形、有凹口、不平整、有尖角、锯齿状等)、无规则有角度、或它们的任何组合。
在示出的实施例中，燃气涡轮系统10包括联接至涡轮16的八个燃烧器12。但是，在其它实施例中，燃气涡轮系统10包括任意数量的燃烧器12(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、或更多燃烧器)或任意数量组的燃烧器12(例如，1、2、3、4、5、或更多)。尤其是，各个燃烧器12具有头部端腔室51，其由端盖13部分地界定，该端盖13可具有修改的和/或与另一燃烧器12的端盖13的几何结构不同的几何结构(例如，几何特性、形状、和/或配置)，使得在燃烧器12之间存在至少一个几何差异。端盖13可构造为使来自燃料源的燃料行进至一个或更多燃料喷嘴18。燃料喷嘴18转而使燃料行进至燃烧器12的燃烧室19，从而将其与氧化剂混合，使得空气-燃料混合物可在燃烧室19内燃烧，并且所得的燃烧气体可在下游流动方向69(例如，向涡轮16内)上流动穿过过渡件66。如在上面所描述的，端盖13的几何结构可改变、调整、或使燃烧室19内的声学响应和因此燃烧动态变化。修改燃烧动态转而可降低在燃烧器12、上游部件、和/或下游部件中的不想要的振动响应的可能性。
燃气涡轮系统10的所示示意图绘出了在相邻和不相邻的燃烧器12的端盖13之间的变化性。例如，相对基线端盖70(例如，不带有在几何结构上的改变的平坦端盖)，在相邻燃烧器12上的相邻端盖72(或在系统10内的任何燃烧器12上的端盖72)可修改为带有不同的几何特征，例如在几何形状和/或几何特性上的差异。例如，相对具有垂直于燃烧器12的轴线11的平坦形状(例如，平坦圆形盘)的基线端盖70，端盖72是具有三角形构造的有角度端盖。有角度端盖72可包括联接至圆柱形侧壁17(例如，73)从而限定大体三角形剖面的有角度端壁15(例如，71)。有角度端盖72限定在有角度端壁71和帽组件54之间的头部端腔室51的可变轴向长度75，而不是如由基线端盖70提供的不变轴向长度75。在示出的实施例中，端盖72的有角度端壁71可根据燃烧器12的各种尺寸，将头部端腔室51的轴向长度75改变大约百分之1至50、2至40、3至30、4至20、或5至15。端盖72的有角度端壁71可具有角21，例如，大约1至60、2至40、3至30、或4至15度的不变角。角21也可改变轴向长度75的范围。有角度端盖72的角21和可变轴向长度75一起，有助于改变燃烧器12的声学响应和因此在燃烧器12的燃烧室19中的燃烧动态。例如，有角度端盖72可导致在燃烧器12中的不同、移相、消冲或在更大的频率范围上展开的频率。这些频率可通过改变角21、相关的轴向长度75、以及角21的朝向(例如，绕轴线11的周向46朝向)而调整或调节以用于各个燃烧器12。
在一些实施例中，相邻和不相邻的端盖13(例如，有角度端盖74和有角度端盖76)可具有不同的几何配置。例如，有角度端盖74可具有可变的轴向长度75和角21，而有角度端盖76可具有可变轴向长度和角21。在一些实施例中，在相邻的燃烧器12之间的长度75和角21可基本相同或相等，而有角度端盖74和76(例如，有角度端壁15)可绕它们的轴线11周向地46旋转，来在各个相应的燃烧器12内改动长度75和角21的角度朝向。示出的端盖74和76旋转大约180度，而其它实施例可提供大约5、10、15、20、25、30、45、60、75、90、120、150、或180度的旋转偏移。实际上，旋转有角度端盖13(例如，有角度端盖74和有角度端盖76)可改变在相邻燃烧器12中的声学性，使得各个燃烧器12的燃烧动态频率、频率范围、和/或振幅不同，因而减少了尤其是在与燃气涡轮系统10的部件的共振频率匹配的频率下的燃烧器12的模态耦合的可能性。实际上，在这种实施例中，系统的燃烧器12可具有基本相同的性能和操作特性，但是可产生不同的声学性和/或燃烧动态。例如，在某些实施例中，燃烧器12可除端盖13之外均相同。简而言之，改变系统10内的任何燃烧器端盖13的几何配置(例如旋转)可提供在该燃烧器12和系统10内的其它燃烧器12之间的声学性和/或燃烧动态差异，但是可保持相邻燃烧器12的性能和设计功能性。
在一些实施例中，两个或更多端盖13(例如，有角度端盖78和有角度端盖80)可具有不同的几何形状。例如，弯曲的端盖78可具有联接至有角度端壁15的侧壁17，该端壁15至少部分地弯曲来限定可变角21(例如，77)，例如凹入端壁部分79。相反地，有角度端盖80具有侧壁17，其联接至限定不变角21的有角度端壁15。弯曲端盖78的可变角77和有角度端盖80的不变角21可导致在两个燃烧器12中的不同声学响应，因而有助于降低在燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
如在上面所注意到的，系统10可包括一组或更多组燃烧器12，其中，各组燃烧器12包括一个或更多燃烧器12。在一些实施例中，可将在各组内的燃烧器12一起修改，使得该组燃烧器12产生与系统10的一个或更多其它组的声学响应不同的声学响应，使得各组燃烧器12可产生独特的声学响应。由此，对于系统10内的各个单独的燃烧器12，可不必为了有助于减少连贯性和模态耦合而产生其自身的独特的声学响应。而是，可在一组或更多组内一起修改燃烧器12，使得各组燃烧器12产生与系统10内的一个或更多其它组的燃烧器12的声学响应不同的声学响应。
例如，第一组燃烧器12可包括具有第一端盖13几何结构的相同的燃烧器12，第二组燃烧器12可包括具有第二端盖几何结构的相同的燃烧器12，而第三组燃烧器12可包括具有第三端盖13几何结构的相同的燃烧器12。此外，如在下面关于图4至图11所描述，各组燃烧器的端盖13几何结构可以一种或更多种方式彼此不同。由此，可调整和/或调节第一组燃烧器12(例如，基线构造)，来实现第一声学响应，可调整和/或调节第二组燃烧器12至不同于基线构造的构造，来实现第二声学响应，并且可调整和/或调节第三组燃烧器12为不同于基线构造，来实现第三声学响应。第一、第二以及第三声学响应可彼此不同。作为结果，与燃烧器12相关联的声学响应不可连贯地或构造地彼此干涉，从而减少模态耦合和因此燃烧器系统驱动在系统10的下游部件中的共鸣振动的能力。尽管描述了三个组和三个频率，但是应当清楚的是，可采用任意数量的组和/或频率。
应当注意到，如关于图4至图11详细所描述的，端盖13可形成有任何形状。在一些实施例中，相邻的端盖13(例如，有角度端盖82和有角度端盖84)可具有不同的几何特性，例如，在角21、轴向长度75、曲率、表面纹理、沿着表面的振动、或它们的任何组合上的差异。例如，有角度端盖82的角21可小于有角度端盖84的角21，例如，大约1至60、2至40、3至30、4至15、或5至10度的差异。同样，有角度端盖82可限定头部端腔室51的可变轴向长度75，而有角度端盖84可限定头部端腔室51的可变轴向长度75。在示出的实施例中，由于角21的差异，因而可变轴向长度75具有比在相邻燃烧器12内的可变轴向长度75更小的范围或改变。如在上面所描述的，端盖13之间的可变几何特性，例如角21和轴向长度75，可导致在声学响应和因此燃烧动态频率上的在燃烧器12中的改变。以这种方式，端盖13上的变化性有助于减少系统10中的燃烧器12的模态耦合，并且减小在系统10的部件(例如，涡轮叶片、涡轮护罩、涡轮喷嘴等)之间的振动应力、磨损、性能损失、或其它不期望的交互作用。
图4至图11是燃烧器12的剖面示意图，该燃烧器12具有燃烧器端盖13的各种实施例，其带有不同的形状、朝向、或构造来控制声学性和/或燃烧动态。例如，端盖13中的每一个可具有多种有角度部分、弯曲部分、平坦部分、阶梯状部分、带纹理部分、平滑部分、突起、凹部、或它们的任何组合。有角度部分可包括彼此相同或不同的一个或更多不变角。弯曲部分可包括一个或更多凸起部分、凹入部分、波形部分、或它们的任何组合。共同地，各种形状可限定端盖13的剖面，例如，多边形剖面(例如，三角形、四边形、五边形、六边形等)。端盖13还可具有一个或更多无规则地成形的部分(例如，无规则角、曲线、或波；有凹口部分、不平整部分、尖角部分、锯齿状部分等)、或它们的任何组合。端盖13还可具有会聚壁部分、发散壁部分或两者。所有这些形状、朝向以及构造可有助于改变系统10内的燃烧器12的声学响应。如上面所注意到的，各组燃烧器12内的燃烧器12的端盖13几何结构可与在具有基线构造的特定组燃烧器12内的燃烧器12的端盖13几何结构不同。由此，各组燃烧器12可包括特定的端盖13几何结构，其在形状、朝向或构造上不同于系统10内的另一组。
图4是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有相对轴线11的不对称弯曲构造90的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的不对称弯曲构造90可绕轴线11旋转，来改变燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。当在多个燃烧器12中使用时，各个修改的端盖13的不对称弯曲构造90可绕一个或更多燃烧器12或一组或更多组燃烧器12的轴线11旋转(即，在一个或更多燃烧器12或一组或更多组燃烧器12中的不同旋转朝向)，来有助于使燃烧器12的声学响应相对于系统内的至少一个其它燃烧器12改变。
在示出的实施例中，修改的端盖13的不对称弯曲构造90可包括不对称的侧壁92、不对称向内弯曲的端壁94、以及开放安装界面96。例如，不对称侧壁92可为在轴向长度上从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)逐渐减少的环形侧壁。示出的不对称侧壁92在第一侧部91上具有最大的轴向高度，并且在相反的第二侧部93上具有最小的轴向高度。不对称向内弯曲的端壁94从第一侧部91向第二侧部93朝向开放安装界面96(和头部端腔室51)向内弯曲，使得端壁94限定凹入的壁部分或凹入的端壁。向内弯曲的端壁94相对开放安装界面96具有角98，其中，角98可从第一侧部91向第二侧部93持续地或渐进地可变(例如，减小)。示出的侧壁92垂直于开放安装界面96，但是在其它实施例中可相对界面96成锐角。开放安装界面96可包括围绕大体圆形开口的环形安装凸缘，该大体圆形开口与头部端腔室51流体连通，使得修改的端盖13的不对称弯曲构造90在头部端腔室51附近限定不对称的腔室或体积99(例如，共同限定不对称头部端腔室51、99)。向内弯曲端壁94的曲率半径和/或角98可被改变，以控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。修改的端盖13的不对称弯曲构造90的旋转朝向(例如，绕轴线11)也可被调整，以控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。例如，不对称弯曲构造90可绕轴线11从一个燃烧器12到另一个旋转任何如下增量：大约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、95、90、120、150或180度。在某些实施例中，旋转的增加程度可通过在开放安装界面96中的螺栓孔(例如在安装凸缘中的多个相等地间隔的螺栓孔)的周向46模式或间隔来限定。
因而，带有不对称弯曲构造90的相同的端盖12可用于所有的燃烧器12，同时依然允许从一个燃烧器12到另一个的在声学响应和因此燃烧动态上的改变。以这种方式，不对称弯曲构造90可有助于降低在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图5是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有相对轴线11的不对称弯曲构造100的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的不对称弯曲构造100可绕轴线11旋转，来改变燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。当在多个燃烧器12中使用时，各个修改的端盖13的不对称弯曲构造100可绕各个燃烧器12的轴线11旋转(即，在各个燃烧器12中的不同的旋转朝向)，来有助于使燃烧器12的声学响应相对于系统内的至少一个其它燃烧器12改变。
在示出的实施例中，修改的端盖13的不对称弯曲构造100包括不对称的侧壁102、不对称向外弯曲的端壁104、以及开放安装界面96。例如，不对称侧壁102可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)在轴向长度上逐渐减少的环形侧壁。示出的不对称侧壁102在第一侧部91上具有最大的轴向高度，并且在相反的第二侧部93上具有最小的轴向高度。不对称向外弯曲的端壁104从第一侧部91向第二侧部93远离开放安装界面96(和头部端腔室51)向外弯曲，使得端壁104限定凸起的壁部分或凸起的端壁。向外弯曲的端壁104相对开放安装界面96具有角98，其中，角98可从第一侧部91向第二侧部93持续地或渐进地可变(例如，增加)。示出的侧壁102垂直于开放安装界面96，但是可在其它实施例中相对界面96成锐角。开放安装界面96可包括围绕大体圆形开口的环形安装凸缘，该大体圆形开口与头部端腔室51流体连通，使得修改的端盖13的不对称弯曲构造100在头部端腔室51附近限定不对称的腔室或体积99(例如，共同地限定不对称头部端腔室51、99)。向外弯曲的端壁104的曲率半径和/或角98可改变，来控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。还可调整修改的端盖13的不对称弯曲构造100的旋转朝向(例如，绕轴线11)，来控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。例如，不对称弯曲构造100可绕轴线11从一个燃烧器12到另一个旋转任何如下增量：大约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、95、90、120、150或180度。在某些实施例中，旋转的增加程度可通过在开放安装界面96中的螺栓孔(例如在安装凸缘中的多个相等地间隔的螺栓孔)的周向46模式或间隔来限定。
因而，带有不对称弯曲构造100的相同的端盖12可用于所有的燃烧器12，同时依然允许从一个燃烧器12到另一个在声学响应和因此燃烧动态上的改变。以这种方式，不对称弯曲构造100可有助于减少在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图6是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有在中央弯曲的构造106的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的在中央弯曲的构造106可相对轴线11不对称，并且构造106可绕轴线11旋转，来有助于使燃烧器12的声学响应相对于系统内的至少一个其它燃烧器12改变。
在示出的实施例中，修改的端盖13的在中央弯曲的构造106是不对称构造，其包括不对称的侧壁108、不对称向内弯曲的端壁110、以及开放安装界面96。例如，不对称的侧壁108可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有不变轴向长度的环形侧壁。不对称向内弯曲的端壁110从第一和第二侧部91和93两者朝向开放安装界面96(和头部端腔室51)向内弯曲，使得端壁110限定不对称的凹入壁部分或不对称的凹入端壁。向内弯曲端壁110的曲率半径和/或角可改变，来控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。在某些实施例中，可将具有在中央弯曲的构造106的多个端盖13用于燃气涡轮系统10中，其中，各个构造106具有向内弯曲端壁110的不同的曲率半径和/或角。
以这种方式，在中央弯曲的构造106可允许从一个燃烧器12到另一个在声学响应和因此燃烧动态上的改变。以这种方式，在中央弯曲的构造106可有助于减少在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图7是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有在中央弯曲的构造112的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的在中央弯曲的构造112可相对轴线11不对称，并且构造112可绕轴线11旋转，来使燃烧器12的声学性和/或燃烧动态相对于系统10内的另一燃烧器12改变。
在示出的实施例中，修改的端盖13的在中央弯曲的构造112是不对称构造，其包括不对称的侧壁114、不对称向外弯曲的端壁116、以及开放安装界面96。例如，不对称的侧壁114可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有不变轴向长度的环形侧壁。不对称向外弯曲的端壁116从第一和第二侧部91和93两者远离开放安装界面96(和头部端腔室51)向外弯曲，使得端壁116限定不对称的凸起壁部分或不对称的凸起端壁。向外弯曲端壁116的曲率半径和/或角可改变，来控制燃烧器12的声学性和/或燃烧动态。在某些实施例中，可将具有在中央弯曲的构造112的多个端盖13用于燃气涡轮系统10中，其中，各个构造112具有向外弯曲端壁116的不同的曲率半径和/或角。
以这种方式，在中央弯曲的构造112可允许从一个燃烧器12到另一个在声学响应和因此燃烧动态上的改变。此外，在中央弯曲的构造112可有助于减少在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图8是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有多角构造118的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的多角构造118可相对轴线11不对称，并且构造118可绕轴线11旋转，来改变单独的燃烧器12的声学性和/或燃烧动态或从一个燃烧器12到另一个改变声学性和/或燃烧动态。在其它实施例中，修改的端盖13的多角构造118可相对轴线11不对称，然而多角构造118可改变(例如，改动角、侧部的数量、侧部的长度等)，来有助于使燃烧器12的声学性和/或燃烧动态相对于系统10内的另一燃烧器12改变。
在示出的实施例中，多角构造118具有侧壁120、多角端壁122、以及开放安装界面96。侧壁120可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有可变或不变的轴向长度的环形侧壁。多角端壁122可包括多个有角度壁部分123(例如，三个有角度壁部分)，各个具有相对轴线11或界面96的角。例如，中央有角度壁部分123可垂直于轴线11(或平行于界面96)，而外围的有角度壁部分123可相对轴线11和界面96成锐角。在某些实施例中，外围的有角度壁部分123限定大体圆锥或渐缩的环形壁部分，其可绕轴线11具有不变或可变的角。在其它实施例中，外围的有角度壁部分123可包括多个绕轴线11周向地46隔开的平坦的渐缩壁部分(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。共同地，多个有角度壁部分123、侧壁120、以及界面96限定多边形剖面，例如，六边形剖面。
多个有角度壁部分123中的每一个和侧壁120的长度和/或角可在各个燃烧器12中改变和/或从一个燃烧器12到另一个改变。以这种方式，多角构造118可有助于从一个燃烧器12到另一个可改变声学响应和因此燃烧动态。此外，多角构造118可有助于减少在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图9是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有多角构造124的修改的端盖13的实施例。在某些实施例中，修改的端盖13的多角构造124可相对轴线11不对称，并且构造124可绕轴线11旋转，来改变单独的燃烧器12的声学性和/或燃烧动态或从一个燃烧器12到另一个改变声学性和/或燃烧动态。在其它实施例中，修改的端盖13的多角构造124可相对轴线11不对称，然而多角构造124可改变(例如，改动角、侧部的数量、侧部的长度等)，来有助于使燃烧器12的声学性和/或燃烧动态相对于系统10内的另一燃烧器12改变。
在示出的实施例中，多角构造124具有侧壁126、多角端壁128、以及开放安装界面96。侧壁126可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有可变或不变的轴向长度的环形侧壁。多角端壁128可包括多个有角度壁部分127(例如，两个有角度壁部分)，各个具有相对轴线11或界面96的角。例如，相邻的有角度壁部分127可相对轴线11和界面96成锐角，并且壁部分127可延伸至顶点129。有角度壁部分127还可描述为会聚的壁部分(例如，会聚至顶点129)，或发散的壁部分(例如，从顶点129发散)。顶点129可沿着轴线11居中，或者顶点129可从轴线11偏移来限定壁部分127的不对称构造。在某些实施例中，相邻的壁部分127限定大体圆锥或渐缩的环形壁部分，其可绕轴线11具有不变或可变的角。在其它实施例中，外围的有角度壁部分127可包括绕轴线11周向地46隔开的多个平坦的渐缩壁部分(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10、或更多)。共同地，该多个有角度壁部分127、侧壁126、以及界面96限定多边形剖面，例如，五边形剖面。
多个有角度壁部分127中的每一个和侧壁部分126的长度和/或角可在各个燃烧器12中改变，和/或从一个燃烧器12到另一个改变。以这种方式，多角构造124可有助于从一个燃烧器12到另一个改变声学响应和因此燃烧动态。此外，多角构造124可有助于减少在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图10是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有不对称无规则构造130的修改的端盖13的实施例。在示出的实施例中，修改的端盖13的不对称无规则构造130可绕轴线11旋转，来改变单独的燃烧器12的声学性和/或燃烧动态或从一个燃烧器12到另一个改变声学性和/或燃烧动态。在其它实施例中，修改的端盖13的无规则构造130可相对轴线11不对称，然而无规则构造130可改变(例如，改动转向、阶梯、弯曲、角、长度、凹部、突起等的特性)，来有助于使燃烧器12的声学性和/或燃烧动态相对于系统10内的另一燃烧器12改变。
在示出的实施例中，不对称无规则构造130具有侧壁132、不对称无规则端壁134、以及开放安装界面96。侧壁132可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有可变或不变的轴向长度的环形侧壁。不对称无规则端壁134可包括多个无规则表面特征136(例如，凹部和/或突起)，例如有角度部分、弯曲部分、波状部分、阶梯状部分、Z字形部分、纹理、尖状物、锯齿状、或它们的任何组合。例如，无规则表面特征136可包括相对小规模的无规则物135(例如，较小的角、曲率半径、深度等)和相对大规模的无规则物137(例如，较大的角、曲率半径、深度等)。
不对称无规则端壁134的这些无规则表面特征136的几何特性可在各个燃烧器12中和/或从一个燃烧器12到另一个改变。以这种方式，不对称无规则构造130可有助于从一个燃烧器12到另一个改变声学响应和因此燃烧动态。此外，不对称无规则构造130可有助于降低在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
图11是燃烧器12的剖面示意图，其示出了带有多角阶梯构造138的修改的端盖13的实施例。在示出的实施例中，修改的端盖13的多角阶梯构造138是不对称构造，其可绕轴线11旋转，来改变单独的燃烧器12的声学性和/或燃烧动态或从一个燃烧器12到另一个改变声学性和/或燃烧动态。在其它实施例中，修改的端盖13的阶梯构造138可相对轴线11不对称，然而阶梯构造138可改变(例如，改动阶梯、角、长度、宽度等的数量)，来改变单独的燃烧器12的声学性和/或燃烧动态或从一个燃烧器12到另一个改变声学性和/或燃烧动态。
在示出的实施例中，阶梯构造138具有侧壁140、阶梯状端壁142、以及开放安装界面96。侧壁140可为从第一侧部91向相反的第二侧部93(即，相对轴线11在直径上相反的侧部91、93)具有可变或不变的轴向长度的环形侧壁。阶梯状端壁142可包括多个阶梯144(例如，成对的相邻有角度壁部分)，例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、30、40、50、或更多阶梯。各个阶梯144可包括相邻的有角度壁部分，其相对彼此成锐角、成钝角、或垂直地成角度。各个阶梯144的相邻的有角度壁部分144还可相对轴线11、界面96、和/或侧壁140成锐角、成钝角、或垂直地成角度。各个阶梯144的相邻的有角度壁部分还可相对彼此具有相等或不同的长度，并且该长度可沿着阶梯状端壁142从一个阶梯144向另一个相同或不同。阶梯状端壁142还可描述为Z字形端壁、锯齿形端壁、尖状端壁、锯齿状端壁、或它们的任何组合。
阶梯状端壁142的这些阶梯144的几何特性(例如角、长度、数量等)可在各个燃烧器12中和/或从一个燃烧器12到另一个改变。以这种方式，多角阶梯构造138可有助于从一个燃烧器12到另一个改变声学响应和因此燃烧动态。此外，多角阶梯构造138可有助于降低在系统的燃烧器12之间的模态耦合的可能性。
本发明的技术效果包括减少在燃烧器12上游和/或下游的部件的不想要的振动响应。修改的端盖13能够通过改变一个或更多燃烧器12的端盖13几何结构而实现这些技术效果。例如，可通过变化几何形状(例如，有角度、凹入、凸起、凹入地有角度、凸起地有角度、与各种多边形相似地成形、无规则成形、无规则有角度等)、几何特性(例如，尺寸、高度、宽度、深度、长度、角度、角特性等)、几何配置(例如，在两个端盖之间的旋转度、位置、定位等)、和/或它们的任何组合而改变多个燃烧器12的端盖13。在各种模式或分组中改变端盖13的几何特性可有助于减少燃烧动态和/或燃烧动态的模态耦合，以减少在燃气涡轮系统10中的下游部件中的不想要的振动响应。
本书面说明使用实例来公开包括最佳方式的本发明，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何设备或系统和实行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，包括：
燃气涡轮发动机，其包括：
第一燃烧器，其具有带有第一几何结构的第一端盖；以及
第二燃烧器，其具有带有第二几何结构的第二端盖，其中，所述第一几何结构相对所述第二几何结构具有至少一个几何差异。
2.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异构造为有助于减少在所述第一燃烧器和所述第二燃烧器之间的连贯行为。
3.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一和第二端盖彼此相同，所述第一几何结构是第一不对称几何结构，所述第二几何结构是第二不对称几何结构，并且所述至少一个几何差异是所述第一和第二不对称几何结构相对所述第一和第二燃烧器的轴线的旋转偏移。
4.根据权利要求3所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一不对称几何结构包括所述第一端盖的第一有角度端壁，并且所述第二不对称几何结构包括所述第二端盖的第二有角度端壁。
5.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异包括不同的角、不同的曲率半径、有角度部分的不同数量、弯曲部分的不同数量、侧部的不同数量、不同的对称或不对称、不同的无规则性、绕所述第一或第二燃烧器的轴线的不同的旋转朝向、或它们的任何组合。
6.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异包括不同的角。
7.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异包括不同的曲率。
8.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异包括不同的对称或不对称。
9.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个几何差异包括所述第一和第二几何结构相对所述第一和第二燃烧器的轴线的旋转偏移。
10.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一和第二端盖具有相应的第一和第二几何结构，其限定不同的有角度端壁、凹入端壁、凸起端壁、多角端壁、无规则端壁、或阶梯状端壁、或它们的任何组合。
11.根据权利要求1所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一端盖的所述第一几何结构构造为至少部分地引起在所述第一燃烧器中的第一声学性和/或第一燃烧动态，所述第二端盖的所述第二几何结构构造为至少部分地引起在所述第二燃烧器中的第二声学性和/或第二燃烧动态，并且在所述第一和第二几何结构之间的所述至少一个几何差异引起在所述第一和第二声学性和/或所述第一和第二燃烧动态之间的差异。
12.一种用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，包括：
第一涡轮燃烧器，其具有带有第一几何结构的第一端盖，所述第一几何结构面向第一头部端腔室，其中，所述第一几何结构构造为至少部分地控制在所述第一涡轮燃烧器中的第一声学性和/或第一燃烧动态。
13.根据权利要求12所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一几何结构包括相对所述第一涡轮燃烧器的第一轴线的第一不对称几何结构。
14.根据权利要求13所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一不对称几何结构包括第一不对称有角度端壁。
15.根据权利要求13所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述第一不对称几何结构包括角、弯曲、侧部、或它们的任何组合的不对称构造。
16.根据权利要求12所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，包括第二涡轮燃烧器，其具有带有第二几何结构的第二端盖，所述第二几何结构面向第二头部端腔室，其中，所述第二几何结构构造为至少部分地控制在所述第二涡轮燃烧器中的第二声学性和/或第二燃烧动态，并且所述第一和第二几何结构具有至少一个差异，来相对所述第一声学性改变所述第二声学性，和/或相对所述第一燃烧动态改变所述第二燃烧动态。
17.根据权利要求16所述的用于控制燃烧系统中的燃烧动态的系统，其特征在于，所述至少一个差异包括在相应的第一和第二端盖的所述第一和第二几何结构之间的不同的旋转朝向。
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