单头部模型燃烧室滑动弧等离子体点火数值仿真研究

针对航空发动机燃烧室内滑动弧等离子体点火的特性,采用数值模拟的方法对航空发动机单头部模型燃烧室进行滑动弧等离子体点火研究,将滑动弧等离子体简化为动态热源,并将滑动弧等离子体点火与电火花点火对比,归纳2种点火方式下燃烧室点火过程中温度分布与火焰演化的规律,总结滑动弧等离子体点火的特性。计算结果表明,电火花点火和滑动弧等离子体点火2种点火方式所能达到的平均温度峰值基本相同。在滑动弧等离子体点火过程中,放电功率为200 W、空气流量为25 m^(3)/h条件下,余气系数为1时,着火延迟时间为224.6 ms;余气系数为2时,着火延迟时间为324.9 ms;余气系数为4时,着火延迟时间为878.7 ms。另外,在放电功率为200 W、余气系数为1的条件下,当空气流量为15 m^(3)/h时,着火延迟时间为194.8 ms;空气流量为35 m^(3)/h时,着火延迟时间为298.9 ms。结果表明着火延迟时间随着余气系数、空气流量的增大而增长。

强湍流下甲烷稀燃预混火焰的稳定性研究

针对稀燃预混火焰的吹熄问题,运用高速PLIF技术实现了天然气稀燃火焰从薄火焰面区到破碎区的火焰内部结构可视化,提供了在高湍流强度下稀燃预混火焰的重要数据.结合LDV测量得到的流场信息和提取出反应区面积等参数,发现了湍流对火焰反应层的两方面影响.一方面是通过增加反应区面积增强了燃烧强度,另一方面高强度的剪切拉伸导致反应层出现局部淬熄.在一定范围内,湍流对反应的增强作用占主导,从而能够通过增加剪切作用增强射流火焰的稳定性.当湍流强度超过一定值,火焰进入破碎区,小涡尺度与化学反应尺度相当,火焰出现大量局部淬熄现象,从而导致整体吹熄.

回流燃烧室流动、火焰及点熄火过程研究

回流燃烧室与直流燃烧室不同,结构复杂,为了研究回流燃烧室内的流动以及燃烧特性,采用粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)测量对其冷态流场开展研究,通过火焰自发辐射手段得到了燃烧室火焰结构以及火焰传播过程。研究结果表明:回流燃烧室流场不具有对称性,内外壁面速度分布不相同,压损的改变对燃烧室流场结构影响较小,随着压损的增加,速度值增加。燃烧主要在主燃区和中间区进行,火焰呈一定的“月牙”形向外燃烧。燃烧室点火过程可分为火核生成阶段、火核发展阶段、点火成功阶段和火焰稳定阶段4个阶段,回流涡着火是成功点火的关键。熄火时,火核向回流区后部靠近,火焰根部逐渐远离旋流器出口位置,火焰从正常燃烧时的月牙形结构演变为单股火焰。

对人体姿态估计热图误差的再思考

近年来,基于热图的算法一直占据人体姿态估计算法的主导地位。热图解码(即将热图转换为人体关节点坐标)算法是这类算法的基本环节。而当前的热图解码算法并没有考虑系统误差的影响,因此,提出一种基于误差补偿的人体姿态估计热图解码算法。首先在训练过程中评估模型的误差补偿因子,然后在推理阶段用误差补偿因子补偿人体关节点的预测误差,这些误差同时包括系统误差和随机误差。在不同的网络架构、输入分辨率、评估指标和数据集上进行的大量实验的结果表明与目前最佳的热图解码算法相比,所提算法获得了显著的精度增益。具体来说,所提算法使HRNet-W48-256×192模型在COCO(Common Objects in Context)数据集上的平均精度(AP)提升了2.86个百分点,使ResNet-152-256×256模型的相对于头部的正确点百分比指标在MPII(Max Planck Institute for Informatics)数据集上提升了7.8个百分点。此外,由于所提算法不像现存算法需要采用高斯平滑预处理和求导操作,因此速度约为当前最佳算法的2倍。可见,所提算法对于开展高精度、高速度的人体姿态估计具有实际的应用价值。

基于深度卷积神经网络对CH自由基分布预测

针对低当量比条件下CH自由基浓度较低、存活时间短、测量得到的PLIF信号信噪比较低的问题,采用深度卷积神经网络,通过OH-PLIF测量结果对CH自由基分布进行预测.研究过程中,首先采用高当量比条件下获得的OH-CH-PLIF同步测量图片作为训练数据对神经网络进行训练,并验证优化得到的神经网络预测结果,之后将模型推广到低当量比CH自由基分布的预测中,实现了基于OH-PLIF对CH自由基分布的智能诊断.对比低当量比CH-PLIF数据和预测结果,在CH-PLIF数据较为模糊的情况下,预测结果依然能够十分清晰.由此可以认为,使用深度学习的方法能够弥补现有实验设备的不足,为燃烧诊断提供数据支持.

主燃级旋流数影响三级旋流燃烧室流动与燃烧特性试验

为了研究主燃级旋流数对三级旋流燃烧室内的流动、燃烧特性,设计了两种不同主燃级旋流数的旋流器,通过粒子图像测速仪(PIV)与火焰自发辐射手段得到了燃烧室的流场和火焰结构。研究结果表明:主燃级旋流数的改变对出口流动以及点熄火极限油气比影响较大,主燃级旋流数增加使回流涡心位置向中心和上游靠近,中心回流区高度增加,出口涡量强度降低,下游中心回流区内侧的回流速度,湍流强度增加,火焰结构对称,成功点火时间减少,主燃级旋流数为0.8的点火极限油气比较主燃级旋流数为0.7在进口流量为200、250、300、350 m^(3)/h各工况对应增加了48%、41%、26%、24%,熄火极限油气比各工况均增加30%以上。燃烧时,火焰呈一定的"V"型张角向外燃烧。点火时,火焰沿着中心回流区边界向内侧发展。

回流燃烧室流动特性试验

为了揭示有/无燃烧状态下燃烧室热态和冷态流场的特征和流动特性,针对某型回流燃烧室单头部试验件,使用粒子图像测速仪(PIV),测量燃烧室燃烧状态下不同截面处的热态流场,以及没有燃烧状态下不同截面处的冷态流场,探讨不同总压损失系数对回流燃烧室热态/冷态流场特征及流动特性的影响。研究表明:随着总压损失系数的增大,冷态条件下各截面流场结构基本保持不变,如射流孔穿透深度、射流角度、回流区位置及大小、流线等基本保持一致,但是各位置点速度大小逐渐增大。热态条件下各截面流场随着总压损失系数增大,流场结构也基本保持不变;相同总压损失系数时,热态流场与冷态流场存在差异,燃油喷射与气流的相对运动将会对燃烧室头部的流场结构造成影响,速度较冷态流动时略微增大。