金属丝网对甲烷/空气预混火焰传播影响的研究

为揭示金属丝网对甲烷/空气预混火焰传播特性的影响,对不同层数和目数金属丝网条件下的火焰传播过程进行试验研究。采用高频动态压力传感器,采集管道内压力变化特性数据,并利用自发光拍摄技术获得不同丝网层数下火焰穿过丝网时的自发光图像。结果表明:金属丝网对管道内网前压力波的影响一方面表现为使其超压峰值增大,另一方面表现出吸波效应。对网后的压力波一方面将层流燃烧激励成湍流燃烧,使峰值超压增大;另一方面,当丝网达到一定层数时,火焰穿过丝网发生淬熄。

表面活性剂对防尘细水雾雾场特性影响的研究

为了研究表面活性剂对防尘细水雾雾场特性的影响,对2种喷头在3种工况压力下的含表面活性剂细水雾雾场参数进行了实验研究。选用3种典型的阴离子表面活性剂,测量了不同浓度溶液的表面张力,得到实验条件下的临界胶束浓度。采用量杯法研究表面活性剂对细水雾雾化锥角和雾流密度的影响规律,分析喷头种类、表面活性剂类型和工作压力对细水雾雾场参数的影响。研究表明,细水雾平均粒径为200μm时,表面活性剂能降低锥心处雾流密度,雾流密度峰值远离锥心位置,使细水雾雾场分布均匀,增大细水雾的雾化锥角,提高细水雾防尘效率;细水雾平均粒径为400μm时,表面活性剂对细水雾雾流密度的影响已不显著。

密闭燃烧室内压力和预混火焰表面积的关系推导及应用

对密闭燃烧室内的预混火焰传播来说,火焰表面积是一个十分重要同时难以测量的动态参数.本文通过数学推导,得到了预混火焰表面积和压力之间的关系表达式,并采用数值模拟验证了推导结果的有效性.结果表明压力上升速率与火焰表面积呈正相关.结合该表达式和实验结果对密闭管道内甲烷-空气预混火焰传播进行了定量分析,发现在障碍物作用下,预混火焰表面积急剧增长,火焰面积和火焰面积增长速率随障碍物阻塞比增大而增大.

CH4/空气预混稀燃临吹熄火焰结构研究

预混稀燃是最具有前景代替传统扩散燃烧的清洁燃烧方式之一.然而,高速流动的预混稀燃中常出现低当量比下火焰吹熄的情况.吹熄给燃烧过程带来了极大的不稳定性.旋流和钝体是实际燃烧中常用的稳焰方式.吹熄的机理研究大多基于钝体或旋流火焰进行,但同时加入两者稳焰时的吹熄研究尚且不足.本研究基于OH-PLIF技术,在旋流加钝体稳焰下,针对CH4/空气预混稀燃临熄火条件下的火焰面结构进行了测量和表征.研究表明,临熄火过程中火焰根部抬升逐渐增加,火焰面密度减小,火焰趋向于向回流区聚集.结果表明,火焰根部局部熄火对吹熄过程可能有重要影响,同时验证了未燃气回流促进吹熄的结论.

基于多步反应机理的增厚层流预混火焰结构分析

增厚火焰模型是燃烧计算中的有效方法之一,然而增厚火焰模型耦合多步机理时增厚系数会对火焰结构产生重要影响。本文采用基于OpenFOAM开发的增厚火焰求解器,分别计算了不同增厚系数下的增厚和动态增厚三维自由传播平面火焰。对比火焰结构发现,相比于原始火焰结构,增厚和动态增厚火焰面内部的自由基浓度并没有发生显著变化。增厚火焰已燃气体的温度和CO_2浓度均降低,同时CO和OH基浓度升高,动态增厚火焰中没有这一现象。对比分析认为,增厚模型导致燃烧产物温度降低是物理化学作用的共同结果。动态增厚火焰面的内部结构由于增厚系数的动态变化而发生了改变,但这一改变并不影响火焰面的几何结构和燃烧的最终状态。动态增厚模型耦合多步反应机理可以对层流火焰速度、已燃气体组分和温度进行有效预测。

氢气对薄反应区湍流火焰详细火焰结构影响研究

氢是一种非常有前景的清洁可再生能源载体.掺氢燃料预混稀燃是当前开发清洁高效的低排放燃气轮机最重要的能源转化方式之一。本文基于预混CH_(4)/H_(2)/air本生灯火焰,对氢气掺混影响下的湍流火焰详细火焰结构进行了测量和表征。实验采用CH_(2)O和OH基平面激光诱导荧光(PLIF,Planar Laser Induced Fluorescence)同步测量技术,获得了火焰预热区、反应区以及已燃区的详细火焰结构信息。本文对反应区和预热区火焰厚度进行了提取和统计。研究表明,氢气对火焰反应区、预热区均有明显作用。结果表明,掺氢小幅度增厚反应区厚度,但能够比较明显地降低预热区厚度。