微尺度细管内热损失对火焰动力学的影响

针对微尺度细管内火焰传播问题,通过数值模拟研究了点火能量和壁面热损失对火焰传播模式的影响.数值模拟中观察到熄火现象和低速稳定传播的火焰,但并未观察到爆燃向爆轰转变.在以二维管道高度和初始已燃区长度构成的坐标图中,低速稳定火焰传播模式呈现半岛形,具有上、下两个熄火极限,其中熄火下极限位于由初始点火区域面容比决定的双曲线上方.对于低速稳定火焰传播模式,火焰尖端的传播速度与层流火焰速度较为接近.火焰面前方的气体几乎静止,火焰面后方有一个回流区,已燃气体向闭口端运动.

半闭口狭窄通道内预混火焰传播过程的数值模拟

通过先前在Hele-Shaw平板装置实验中观测到的预混火焰振荡传播现象的激励,本文利用数值模拟方法研究了半闭口狭窄通道内低马赫数火焰的传播过程,观察到火焰的振荡和稳态传播模式.热膨胀率和通道宽度被作为影响火焰动力学特性的主要参数进行研究.结果表明气体热膨胀率和通道宽度会对火焰面形状和传播速度的稳定性产生影响.此外,狭槽内压力场沿长度方向的变化揭示了压力与火焰速度的耦合机制.

半开窄管道中泰勒弥散对火焰影响的数值研究

本文采用直接数值模拟方法对无量纲管径、热膨胀系数、刘易斯数和泽尔多维奇数进行大量参数研究,讨论半开放窄管道中泰勒弥散效应对于预混合火焰(在闭口端点燃向开口端传播)传播的影响。数值模拟结果阐释了火焰燃烧速率与管径之间的非单调依赖关系,这种非常规的依赖关系进一步揭示了泰勒弥散效应与火焰拉伸效应的相互竞争。此外,本文基于大量数值模拟计算总结了泰勒弥散效应主导火焰行为的管径和热膨胀系数范围。本文还发现,由于泰勒弥散效应主导下火焰增厚和不易拉伸的特点,使得刘易斯数和泽尔多维奇数对于窄管道中火焰燃烧速率和火焰结构的影响非常微弱。