基于OpenFOAM的正十二烷喷雾燃烧数值模拟

为了深入理解喷雾射流的燃烧特性,基于OpenFOAM平台,采用有限速率PaSR燃烧模型和详细化学反应动力学相结合的方法,对ECN(engine combustion network)Spray A(正十二烷喷雾燃烧)无反应和有反应2种情况进行数值计算。无反应情况下验证了该喷雾模型的适用性和精确性,发现预测的液体和蒸气穿透长度、混合分数等喷雾特性参数与试验结果吻合很好;反应情况下分析了正十二烷喷雾点火经历的低温反应和高温点火2个过程,发现低温反应在未发生高温点火前持续放热,在高温点火后仍持续稳定进行,起到促进高温点火和稳定火焰作用;研究了不同燃油注入压力对点火延迟时间和火焰浮升高度的影响。     

矿井乏风瓦斯点火延迟时间的数值模拟

运用Chemkin程序和GRI-Mech3．0机理,对入射激波诱导下矿井乏风瓦斯点火延迟时间进行数值模拟．首先,根据乏风瓦斯燃烧基元反应敏感性分析,定义CH,峰值出现的时刻为乏风瓦斯的点火延迟时间,然后分别研究瓦斯体积分数、入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力对点火延迟时间的影响．研究结果表明,入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力的增加均会使燃烧温度增加,CH3峰值增加,点火延迟时间缩短,其中入射激波速度的增加缩短点火延迟时间的效果最为显著,乏风瓦斯体积分数变化（0．1％-1．0％）对点火延迟时间的影响较小．     

H2S对CH4着火延迟及还原NO影响的数值模拟

为探究硫化氢(H_2S)在常压范围内对甲烷(CH_4)燃烧特性的影响,采用化学动力学软件CHEMKIN-PRO中的0-D和PFR反应器研究H_2S浓度、过量空气系数、压力和温度对CH_4点火延迟及还原NO的影响,并通过敏感性和生成率分析揭示其化学动力学机理.模拟结果表明:H_2S的存在促进活性基团(H,O,OH,HO_2,HO_2和H_2O_2)的生成速率,从而缩短预混气点火延迟时间,且在低温下的影响作用更加明显;预混气点火延迟时间随着过量空气系数的增大而减小;压力增加亦有利于缩短点火延迟时间. H_2S可降低CH_4/H_2S还原NO的温度,主要由于H_2S降低CH_4的反应温度,使还原性基团CH_i在较低温度下产生;但同时H_2S的存在,在一定程度上降低NO的还原效率,且在贫氧气氛中的影响更为显著.     

褐煤在N2及CO2气氛下的热解与富氧燃烧特性

为了掌握不同气氛下褐煤热解与富氧燃烧的特性以及其之间的联系,在管式炉反应器上利用锡盟褐煤在N₂和CO₂气氛以及600~1 000 °C条件下进行热解. 进一步对其在O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下进行富氧燃烧实验,考察不同反应温度(600~1 000 °C)以及不同氧气体积分数(21%~60%)条件下的富氧燃烧特性,结合热解实验结果探究CO₂气化反应对富氧燃烧的影响. 结果表明,CO₂气氛中锡盟褐煤在700 °C时开始CO₂气化反应,随温度增加气化反应增强,CO₂主要通过高温区的气化反应来影响煤热解及燃烧,700 °C以上气化反应能促进富氧燃烧进程. 对于O₂/CO₂气氛的富氧燃烧,当氧气体积分数为30%时,在800 °C以下温度对CO氧化反应影响更大,而在800 °C以上温度对CO₂气化反应影响更大. 当氧气体积分数相同时,O₂/N₂以及O₂/CO₂气氛下褐煤富氧燃烧反应时间差异不大.     

O2/CO2气氛下煤燃烧过程中孔隙结构演化特征

在固定床和热重分析仪上对云浮烟煤焦在不同温度下 O2/CO2燃烧特性进行研究.研究结果表明热解终温和温度是影响煤焦燃烧特性的主要因素,反应速率随着温度的升高而增大,并且热解终温对焦结构的影响是不可忽略的,这主要是由于孔隙结构的变化主要受挥发分析出和焦受热变形的影响. 云浮烟煤 O2/CO2燃烧过程中起始阶段比表面积（SBET）有增加趋势,这种现象的产生主要是由于煤焦燃烧过程中微孔的扩容和新孔的产生,并且比表面积与微孔孔容积的变化规律非常相似,而这由于 SBET主要是由微孔来提供,但当转换率大于 80 %时由于孔坍塌造成 SBET有减小的趋势.     

活性组分对丙烷燃烧影响的数值研究

等离子体助燃是一项能有效缩短点火延迟时间、提高燃烧效率和燃烧稳定性的新技术,可应用于航空发动机和汽车内燃机。为研究非平衡等离子体对丙烷燃烧的强化作用,建立了化学动力学模型,计算分析了非平衡等离子体中所含活性组分对丙烷燃烧的点火延迟时间和层流火焰传播速度的影响。计算结果表明:在丙烷/氧气/氩气预混气体中加入活性粒子(O、OH、NO)和自由基(CH2、CH3),混合气体的点火延迟时间减小2～3个量级,加入1%NO后,燃烧过程中活性中间体(O、OH、CH、CH2、CH3)的摩尔浓度会明显增加;化学当量比φ=0.8～1.0范围内的丙烷/空气预混气体燃烧时,加入自由基CH或CH3能增强层流火焰传播速度,在φ=0.8～1.2范围内,加入1%的活性粒子O、OH,火焰传播速度明显提高。     

渐缩微喷管内氢气掺混甲烷预混燃烧实验研究

在出口直径为1.6 mm的石英渐缩喷管中进行预混燃烧实验,研究不同当量比(实际供给的空气量与理论上可完全燃烧需要空气量之比)以及混合比R（甲烷体积与燃料总体积比）下氢气/甲烷/空气在微尺度喷管内稳燃范围、输出推力、壁面温度分布等特性.通过实验发现,混合比越大,对应的稳定流速下限越小,当量比越大,对应的稳定流速下限越大,其中Φ=0.7,稳燃流速范围最大.当Φ=0.6时,壁面最高温度随着R的增大而减小,但是当Φ=0.9时,壁面最高温度几乎没有变化.壁面最高温度出现在Φ=0.7时,为761 ℃.火焰分为2层,内层颜色基本为淡蓝色,表明燃烧中氢气被点燃.当输入功率（由氢气和甲烷的热值与各工况体积流量计算获得）Q=13 W时,Φ=1.0时得到的比冲最大,效率最高.     

含磷加氢精制催化剂的活性评定

研究了用浸渍法制备的含磷加氢精制催化剂反应活性随氢气流量、空速、反应时间和温度的变化情况。催化剂反应活性随氢气流量的增加呈波动性变化,在模型化合物-1条件下,氢气流量在26mL/min时催化剂的活性最大。催化剂在空速为1～3h~(-1)范围内,对于模型化合物-1,活性随空速变化较大。催化剂在低硫、氮质量分数的模型化合物-2条件下,稳定性较好,在连续反应122h后活性基本没变;在模型化合物-1条件下,加氢降烯烃的活性随反应时间降低比较明显,脱硫活性略有下降,脱氮的活性几乎没变化。随着温度从280℃升高到370℃,加氢脱硫和加氢降烯烃活性增加较快,加氢脱氮的活性随反应温度有一些波动。实验证明,在反应温度为370℃,压力为2.88MPa,氢气流量为26mL/min,空速为1.7h~(-1)时,催化剂对含硫、氮质量分数较高的模型化合物-1的活性较高。     

基于Aspen Plus的氢气在烃类中溶解度的计算

运用Aspen Plus闪蒸分离模块建立模拟流程,采用5个物性方程和经验公式计算氢气在十六烷-四氢萘混合溶剂中的溶解度.四氢萘的质量分数为0.226、0.339和0.539,氢气的质量流率为1.5kg/h,混合溶剂的质量流率为500kg/h,在温度为453.15,543.15和623.15K,压力为1~11 MPa条件下,对氢气在十六烷和四氢萘混合溶剂中进行闪蒸平衡分离计算.对比模拟值和测量值,探讨物性方程的使用范围.在温度为543.15K和673.15K,压力为3~10 MPa条件下,选取SRK和PENG-ROB物性方程和经验公式,分别对氢气在十氢萘、四氢萘、十二烷和十六烷中进行溶解度计算.结果表明,在一定的温度和压力下,选择合适的物性方程,运用Aspen Plus闪蒸分离模块可准确计算氢气在烃类中的溶解度.     

偶联剂对大麻/聚乳酸复合材料力学性能的影响

为了改善大麻/聚乳酸复合材料的力学性能,采用不同质量分数的硅烷偶联剂KH550、KH580和AH151对大麻纤维进行表面改性处理,分析偶联剂种类及其质量分数对大麻/聚乳酸复合材料力学性能的影响。结果表明,KH550对大麻/聚乳酸复合材料力学性能改善最好,AH151对大麻/聚乳酸复合材料力学性能改善最小。偶联剂对大麻/聚乳酸复合材料力学性能影响的质量分数有一个临界值,当偶联剂的质量分数小于临界值时,大麻/聚乳酸复合材料的力学性能随质量分数的增加而增大,超过临界值后,大麻/聚乳酸复合材料的力学性能随质量分数的增大而减小。