高涡流比对低速双燃料船舶发动机天然气/空气混合及燃烧性能的影响

以X92DF超大缸径低速二冲程双燃料船用发动机为研究对象,基于三维数值计算分析了天然气和空气混合过程及燃烧特性,并研究了扫气和燃烧过程中缸内涡流强度对混合质量和火焰传播的影响。结果表明:由于上止点前缸内天然气和空气的混合气浓度分布不均,造成局部高浓度区域出现燃烧异常现象,导致缸内压力振荡幅度增大。通过分析不同涡流强度对缸内天然气/空气的混合质量的影响可以得出,随着扫气过程中涡流强度的增大,上止点前缸内天然气高浓度区域面积明显减小,表明天然气和空气的混合质量得到明显提高。同时,随着缸内涡流比的增加,加快了预燃室射流火焰在主燃烧室内的传播速度和缸内天然气的燃烧速度。进一步研究得出缸内混合质量的提高可以有效地避免局部异常燃烧现象和降低压力振荡。最后,提出一种改善缸内混合质量和减小压力振荡的策略,为液态天然气在船机上的普及提供了一定了理论基础。

非能动安全壳冷却系统空气混合对流换热试验研究

为论证大型非能动核电厂空气导流板优化方案的可行性,搭建了安全壳冷却能力验证试验台架(COCOVET)。本文选取COCOVET空气冷却试验工况,采用粒子图像测速(PIV)手段将非能动安全壳冷却系统(PCS)环腔的空气流动可视化,通过对比试验数据和程序模拟结果,研究PCS环腔空气强迫对流和自然对流并存的混合对流换热现象,论证导流板优化方案可行性。研究结果表明:PCS环腔下降段空气到达导流板尾部区域后,大部分空气折流180°进入上升段,沿导流板向上流动,少量空气沿冷却面继续向下流动。在无导流板区域,加热面传热方式以偏自然对流类型为主,加热面热流密度沿高度方向基本不变。在有导流板区域,PCS环腔上升段存在明显的入口效应,加热面热流密度呈现迅速增加后降低的趋势。安全壳安全分析程序计算值和试验值符合良好,适用于模拟空气混合对流换热过程。研究结果验证了大型非能动核电厂导流板优化方案可行性,也丰富了空气混合对流换热研究内容。

空气混合流动注射-编结反应器预富集-火焰原子吸收光谱法测定水样中痕量铅

建立了一种环保，高效，简便的流动注射空气混合吸附预富集与火焰原子吸收光谱法联用测定水样中痕量铅的新方法。样品溶液、络合剂和空气3股进样，金属离子和络合剂在线混合反应，其络合物流经编结反应器（KR）并吸附在KR内壁，通入一段空气流，防止前后溶液混合，用乙醇洗脱后送入火焰原子吸收检测器进行测定。在预富集阶段，空气流的引入，增加了金属离子络合物的吸附效果，提高了浓集系数（EF）。与多步吸附预富集相比，减少了样品富集时间，达到了更好的吸附富集效果。样品富集流速为4．8mL／min，富集时间60s，Pb2＋的EF为46，样品输出率为40／h，方法检出限为4．8μg／L，对0．50mg／L Pb2＋测定的相对标准偏差（n=11）为2．3％。以三乙醇胺为掩蔽剂，测定在水样中Pb2＋的回收率范围为97．4％～100．9％。

基于简化机理的甲烷/空气混合气体爆炸特性研究

基于详细的化学反应动力学机理GRI-Mech 3.0,得到包含14个组元和18个基元反应的简化化学反应机理,研究了甲烷/空气可燃混合气体的爆炸特性。考虑了火花温度、火花半径和点火源位置对于爆炸压力和温度的影响,计算得到甲烷/空气混合气体成功引发的临界点火温度和临界点火半径。研究结果表明,利用简化机理得到的结果与利用GRI-Mech 3.0详细机理得到的结果具有很好的一致性。点火温度对于甲烷/空气混合气体的爆炸特性无明显影响。随着火花半径的增加,爆炸压力上升速率和爆炸温度上升速率均增加。临界点火温度为1 220 K,临界点火半径为0.008 m。在燃烧的早期阶段,壁面效应可以忽略。最大爆炸压力和压力上升速率、最大爆炸温度和温度上升速率在点火源距离壁面0.08 m时达到最大,而在点火源位置位于壁面时达到最小。

甲烷/空气混合气体爆炸基元反应特征及能量分析

甲烷/空气混合气体爆炸化学反应是由一系列基元的自由基组成的复杂链式反应。基于甲烷燃烧详细机理,研究爆炸过程中主要物质和自由基的生成速率,获得影响甲烷/空气混合气体爆炸的关键基元反应;同时对爆炸过程中基元反应放热量进行分析,研究基元反应放热特性,分析影响爆炸能量释放的主要基元反应。

氢气-空气混合物中瞬态爆轰过程的二维数值模拟

对高温火团引发的氢气 空气混合气的瞬态爆轰过程进行了二维数值模拟,考虑了H2 O2 N2的详细化学反应动力学机理,该机理包含了19个基元反应和9种组分。采用分裂格式处理带化学反应的Euler方程,其中使用全耦合的TVD格式求解流场,使用基于Gear算法的微分方程解法器求解化学反应过程。计算结果表明:在H2∶O2∶N2=0 4∶0 4∶0.2(摩尔比)的混合气中,高温气团初始温度为T/T0=5.3时可诱导爆轰,爆轰波以2300m/s的速度传播,同时爆轰波阵面在管壁会形成反射波。还对计算的爆轰波后组分的浓度和温度进行了讨论,为理解爆轰波后结构提供信息。

两种燃烧室内燃油空气混合情况的定量比较分析

对一传统ω形燃烧室和一种新式BUMP燃烧室内燃油空气混合质量进行了对比性研究,发现燃油撞壁以后在ω形燃烧室壁面形成壁面射流,这一层燃油浓度很高,很难与空气混合,而在BUMP燃烧室内,壁面射流遇到BUMP后,会在空间形成二次射流,二次射流进一步能快速与空气充分混合。利用3个评价参数:体积分数、浓度方差以及浓度耗散率对ω形燃烧室和BUMP燃烧室内燃油空气混合好坏进行了定量比较,发现BUMP燃烧室与ω形燃烧室相比,燃油能在更大的体积内与空气混合,燃油在燃烧室内分布相对更均匀,燃油能更快与空气混合。

冲击压缩下甲烷-空气混合气体状态参数实验研究

为研究强冲击状态下混入少量空气的甲烷气体的冲击状态参数,利用二级轻气炮加载技术,使加速到5 km/s的钨合金飞片撞击封装有常态下空气混入量依次为零(纯甲烷气体)、1%、5%、10%的甲烷-空气混合气体铝靶。采用六通道瞬态光学高温计记录冲击压缩气体的光辐射历程曲线,得到了相同初始条件下4种不同比例混合气体的冲击状态参数。结果表明,在强冲击压缩下,混合气体的冲击温度随着空气混入比例的增大而增高,冲击波后混合气体存在非平衡辐射过程。采用Saha电离平衡方程,对空气混入量为10%的混合气体的电离度进行了估算。结果表明,常态下空气含量Cair≤10%的甲烷-空气混合气体具有电探针保护能力。

温度、压力对甲烷-空气混合物爆炸极限耦合影响的实验研究

为了研究不同初始条件对甲烷-空气混合物爆炸极限的影响,利用容积为20L的爆炸罐,在不同初始温度(25~200℃)和初始压力(0.1~1.0 MPa)条件下测定了甲烷-空气混合物的爆炸极限。实验结果表明,随着初始温度和初始压力的升高,爆炸上限升高,爆炸下限降低,爆炸极限范围扩大。在实验温度和压力范围内,常压/常温条件下,爆炸上限和下限与初始温度/初始压力呈线性相关。爆炸上限与初始温度的相关性受初始压力的影响,其与初始压力的相关性也与初始温度有关。然而,初始压力/初始温度对爆炸下限的影响与初始温度/初始压力的相关性并不显著。初始温度和初始压力对爆炸极限的耦合影响比单一因素对其的影响大,且相较而言,其对爆炸上限的影响更为显著。本文中绘制了影响曲面来描述初始温度和初始压力如何影响甲烷-空气混合物的爆炸极限。

丁烷与空气混合物的爆炸性能测定

在不同条件下，对丁烷与空气混合物进行爆炸实验，由微机数采测试系统测定其爆炸参数（爆轰波压力、爆轰波传播速度等）、爆轰极限以及当其形成爆轰时所需的临界起爆能。通过实验测定。

沼气—空气混合气层流燃烧速度的研究

本文采用本生灯法对沼气—空气混合气的层流燃烧速度进行了测定和分析 ,并总结出沼气层流燃烧速度的计算公式。

CH_4/空气混合物中含N、S组分对生成污染物的影响

本文采用详细的ＣＨ４／空气反应机理，在良搅拌反应器的条件下，计算了初始含ＮＨ３、ＨＣＮ和Ｈ２Ｓ对污染物ＮＯ和ＳＯｘ（ＳＯ、ＳＯ２）生成规律的影响．结果表明，初始含Ｎ、Ｓ的组分可使ＮＯ和ＳＯｘ的排放量明显增加．同时还利用敏感性分析对污染物形成的重要反应进行讨论．

碳氢燃料空气混合物爆轰性能的研究

:用一维模型对含有四种特征官能团的碳氢燃料甲烷、乙烯、乙炔和环氧丙烷的爆轰参数进行了计算 ,并分析了官能团对碳氢燃料与空气混合物爆轰特性的影响 ,得出 FAE燃料中利用烃类燃料代替环氧烷烃类可以相应地提高爆压和爆温 ,增加 FAE(Fuel- Air-Explosive)

氦气-空气混合环境中微型螺旋槽止推气浮轴承的承载特性分析

针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载能力的影响.分析结果表明:当螺旋槽深度由1μm增至10μm时,气浮轴承的气膜厚度先增加后减小,槽深为5μm时,气膜厚度最大,气浮轴承的承载能力最佳.此外,当槽深小于5μm时,混合气体的分子平均自由程对气膜厚度的影响较大;当槽深大于5μm时,混合气体黏度的影响起主导作用.

氢气对正丁烷/空气混合物催化着火的热作用和化学作用

通过对正丁烷/氢气/空气混合物在Pt催化表面的详细反应机理分析,研究了氢气添加对正丁烷/空气混合物催化着火过程的影响.研究发现,在正丁烷/空气混合中添加氢气有助于正丁烷在更低的温度下实现催化着火,而且不同的氢气添加量对混合物的着火温度和着火过程呈现不同的影响:当氢气添加量较小时,氢气的作用主要呈现为热影响;而当氢气添加量较大时,氢气的作用主要呈现为化学影响.这些结果与实验结果是一致的.本文进一步确定了发挥不同作用的氢气添加量的范围,并分别对热作用和化学作用情况下的着火启动反应进行了动力学分析.

N_2+H_2O稀释氢/空气混合气层流燃烧特性

氢内燃机废气再循环的主要成分是N2和H2O,探索N2+H2O稀释条件下的氢/空气混合气层流燃烧特性具有重要理论和实际应用.基于定容燃烧测试系统,采用分压法匹配混合气成分,试验研究了稀释条件下的氢/空气混合气层流燃烧特性.结果表明,稀释对于氢/空气混合气的火焰传播有显著的影响:已燃区温度、无拉伸火焰传播速率和氢/空气混合气层流燃烧速度随着稀释率的增加而显著下降;同时,随着稀释率的增大,火焰拉伸率和马克斯坦长度略微减小,火焰的稳定性有所下降.

硝酸异丙酯与空气混合物的爆轰性能研究

采用立式激波管对硝酸异丙酯 (IPN)与空气混合物的爆轰极限、起爆能、爆压和爆速进行了测定 ,同时从理论上对该燃料的爆轰参数作了计算 ,计算结果与实验值吻合较好。实验结果证明了 IPN的临界起爆能与燃料当量比成“U”形曲线关系 ;

汽车混合器内天然气-空气混合过程的可视化

本研究制作了透明的混合器模型,把由高速CCD照相机拍摄的纹影画像送入画像处理装置进行处理,调查了空气流量、节气门开度等对混合器内天然气-空气混合过程的影响,探明了混合器出口的混合气的分布特性,并提出了促进混合器内部天然气-空气混合的途径。

燃料空气混合物爆炸威力评估模型研究

针对工业爆炸灾害的气云爆炸和军事上的云爆武器,人们关注其爆炸威力及所产生的毁伤效应.影响爆炸威力的因素很多,关系十分复杂,且存在大量的定性因素和不确定因素,而现有的爆炸威力评估方法各有其特定的适用条件.本文基于人工神经网络理论及方法,在合理选取影响爆炸威力主要因素的基础上,构建了燃料空气混合物爆炸威力评估模型.模型检验及应用结果表明,该方法可行,可以为工业和民用行业安全防护或云爆武器配方设计提供有益参考.

氢空气混合气的燃烧及其NO_x的形成

氢是可再生洁净能源，氢空气混合气燃烧产生的唯一有害排放物是ＮＯｘ。本文从燃烧理论和化学动力学角度分析了氢喷射火花点火氢发动机中氢空气混合气的燃烧及其ＮＯｘ的形成，并着重描述了低ＮＯｘ燃烧。