过贫当量比下贫预混旋流燃烧室点火燃烧特性

为确保贫预混旋流燃烧室能在过贫当量比条件下具有良好的点火性能,基于不同的点火燃料比,对贫预混旋流燃烧室在过贫当量比为0.013~0.502条件下的点火燃烧特性进行了实验研究.结果表明:在点火燃料比为10%、15%和20%条件下,贫预混旋流燃烧室能够分别在当量比区间为0.063~0.251、0.042~0.377和0.050~0.502内成功点火,并通过实验结果拟合计算出最小点火当量比分别为0.063、0.039和0.011;而燃烧室在点火燃料比为5%条件下均点火失败;随着当量比的减小,由于空气流量的增加而导致燃烧室出口温升逐渐减小,燃烧室烟气排放中CH4和CO浓度增加,燃烧效率也随之降低;虽然燃烧室在高点火燃料比时能够在更贫的当量比条件下点火成功,但由于过多的空气流量而导致燃烧室燃烧效率降低和污染物排放增多.保持一定的点火燃料流量对贫预混旋流燃烧室在过贫当量比条件下高效快速启动十分有利.     

甲烷空气混合气在定容燃烧弹内的射流引燃

提出一种适用于气体燃料燃烧的横隔板式定容燃烧弹系统,在此系统中进行了甲烷空气射流引燃的实验研究.通过对压力曲线及火焰传播纹影图片进行分析,探究孔径、初始压力和当量比等初始条件对射流引燃过程的影响.研究结果表明,一定范围内,增大孔径可以提高甲烷燃烧速率;随着当量比的增加,压力峰值升高并且对应出现时刻提前;在不同当量比和孔径下,初始压力增大,压力峰值随之增加.     

大加速度场对层流预混火焰影响的理论计算

建立了大加速度场中的层流预混火焰的一维模型,并应用改进的克莱法就加速度场对层流预混火焰传播速度及火焰面结构的影响以丙烷和空气的预混气为例进行了理论计算.通过分析计算结果,讨论了加速度对火焰传播速度、火焰面温度和密度分布及化学反应速率的影响及产生原因,为大加速度场中的燃烧试验提供了一定的理论指导.     

超细水雾抑制瓦斯燃烧火焰的实验研究

通过搭建模拟回采工作面小尺寸实验平台,利用改造后的家用燃气灶作为燃烧器,研究了可燃预混气体火焰在超细水雾作用下火焰的变化过程,并测得了超细水雾作用于火焰过程中火焰的温度.通过改变通风速度和超细水雾的雾化速率,揭示了可燃预混气体在超细水雾氛围中火焰与温度的变化规律.通过建立稳定火焰面的力和速度平衡,找出了火焰形状拉伸扭曲的原因是破坏了火焰外焰和热气层交界面上力和速度的平衡;在其他条件一定的情况下,向模拟工作面上施加超细水雾后,火焰周围流场扰动明显增大,与在单独通风条件下相比,火焰温度跳动变化幅度和频率增大;在保证超细水雾质量浓度不变条件下,通风速度越大,则混合气体扰动越大,温度的跳动就越大,火焰的燃烧就越不稳定.实验结果表明超细水雾能很好地抑制瓦斯火焰的燃烧.     

超细水雾抑制瓦斯燃烧火焰的实验研究

通过搭建模拟回采工作面小尺寸实验平台,利用改造后的家用燃气灶作为燃烧器,研究了可燃预混气体火焰在超细水雾作用下火焰的变化过程,并测得了超细水雾作用于火焰过程中火焰的温度.通过改变通风速度和超细水雾的雾化速率,揭示了可燃预混气体在超细水雾氛围中火焰与温度的变化规律.通过建立稳定火焰面的力和速度平衡,找出了火焰形状拉伸扭曲的原因是破坏了火焰外焰和热气层交界面上力和速度的平衡;在其他条件一定的情况下,向模拟工作面上施加超细水雾后,火焰周围流场扰动明显增大,与在单独通风条件下相比,火焰温度跳动变化幅度和频率增大;在保证超细水雾质量浓度不变条件下,通风速度越大,则混合气体扰动越大,温度的跳动就越大,火焰的燃烧就越不稳定.实验结果表明超细水雾能很好地抑制瓦斯火焰的燃烧.     

微燃烧稳定性分析和微细管道燃烧实验研究

为了研究微尺度下的燃烧特性，在考虑散热和熄火距离影响的基础上建立了二维火焰燃烧模型，模型表明在微尺度燃烧中容易发生熄火和吹熄，不容易发生回火.同时在2 mm内径的微细T型管道中通入了氢气和空气的预混气体进行预混燃烧实验，测试了燃烧的火焰温度、流量和燃烧效率的关系.实验结果表明，采用T型管道有利于维持火焰的稳定，不容易被吹熄，但在氢气或空气流量小时容易发生熄火；低流速下，燃烧效率较高，可以完全反应，高流速下，混合气来不及在管道内反应，燃烧效率较低.无论流速的高低，在化学计量比附近燃烧效率较高.     

大加速度场对流预混火焰影响的理论计算

建立了大加速度场中的层流预混火焰的一维模型,并应用改进的克莱法就加速度场对层流预混火焰传播速度及火焰面结构的影响以丙烷和空气的预混气为例进行了理论计算通过分析计算讨论了加速度对火焰传播速度,火焰面和密度分布及化学反应速度的影响及产生原因,为大加速度 场中的燃烧试验提供了一定的理论指导。     

掺氢对高辛烷值燃料燃烧过程的影响

通过耦合纯H2和高辛烷值标准基础燃料(primary reference fuel,PRF)燃烧机理,在CHEMKIN的Premix子程序上建立并验证了PRF-H2混合燃料预混层流火焰燃烧模型,并在该模型上就理论当量比条件下,掺氢对高辛烷值燃烧过程的影响进行了计算研究.试验结果表明:H2能加快PRF-H2混合燃料火焰的传播,促进PRF-H2混合燃料中正庚烷和异辛烷的分解;此外,掺入H2还能增大火焰中H、O和OH自由基的摩尔分数,H自由基摩尔分数的最大值由纯PRF混合燃料火焰时的4×10-3增大到了掺氢能量分数为60%时的13×10-3.     

甲烷/空气预混合气在定容燃烧室内的燃烧试验

为研究进气温度、进气压力、当量燃烧比、射流引燃、压燃(自燃)等对甲烷燃烧的影响,以提高点燃式天然气发动机的性能,在定容燃烧室(CVCC)内进行甲烷/空气预混合气的燃烧试验,通过火焰高速摄影和气体压力测量等手段,获取试验结果并进行分析.试验发现,在燃烧室内安装带通孔的横隔板后,有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性,在某些试验条件下,下燃烧室会出现混合气压燃(自燃)现象.     

低热值燃气往复多孔介质燃烧特性

为了研究低热值预混燃气（当量比<0.4）在往复式多孔介质燃烧器中的燃烧特性,建立两端布置蓄热段的往复多孔介质燃烧试验台,研究温度波动、轴向温度分布及燃烧极限的特性.结果表明,低热值预混燃气温度波动特性与火焰面位置有直接关系,两端布置蓄热段能够减小泡沫陶瓷多孔介质温度波动幅度.随着当量比的降低,轴向温度分布形状从“马鞍形”、“梯形”、“椭圆形”,变化到系统达到燃烧极限时形成的“三角形”分布.加入蓄热小球使高温段平均温度升高、排烟温度降低.燃烧极限与系统半周期、空截面流速及热负荷密切相关.系统能够达到的最低燃烧当量比为0.1.     

Study of premixed flame stabilization by using opposed jet

Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｏｐｐｏｓｅｄｊｅｔｆｌａｍｅｈｏｌｄｅｒｓｔａｒｔｅｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆｔｈｅ1950ｓ.Ｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙｗａｓｔｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｔｈｅｆｌａｍｅｉｎｈｉｇｈｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｓｔｒｅａｍｓｓｕｃｈａｓｉｎｒａｍｊｅｔａｎｄａｆｔｅｒｂｕｒｎｅｒ.Ｔｈｉｓｍｏｄｅｏｆｆｌａｍｅｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｓｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｓｔａｂｌｅｒｂｕｒｎｉｎｇａｎｄｅａｓｉｅｒｉｇｎｉｔｉｏｎ[1,2].Ａｌｔｈｏ…     

可控活化热氛围燃烧试验系统的研发

对可控活化热氛围燃烧器进行了重新设计,并将其用于均质充量压缩着火(HCCI)低温氧化阶段的反应机理研究。该试验装置利用氢气/空气预混合气的高温产物来形成可控活化热氛围,能方便地通过改变协流当量比而改变协流的热氛围、氧氛围和湍流场。试验结果表明,该可控活化热氛围燃烧试验系统的设计达到了安全要求和设计目的。     

Study of the mechanisms of the flame propagation and stabilization in porous media

The CH4/air premixed gas combustion processes in porous media were numerically studied using the two-temperature reacting fluid model with dispersions and detailed chemical reaction mechanism GRI 3.0. The mechanisms of the propagation and stabilization of submerge flames and surface flames in porous media were illuminated distinctly by considering the magnitude of the terms in the two energy equations, analyzing the sensibility of flame propagation speed to flame location, heat exchange coefficient between gas and solid, thermal conductivity and radiative extinction coefficient of porous media. It was concluded that the propagation mechanism of a submerged flame is similar to that of a free flame with an additional preheat zone and that the surface-flame propagation mechanism in porous media is similar to that of a free flame with heat loss in reaction zone. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50376060)     

Three-Dimensional Models for Analyzing the Cyclic Variations in a Lean Burn CNG Engine

Three-dimensional models,consisting of the flame kernel formation model,flame kernel development model and natural gas single step reaction model,are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas(CNG)lean burn spark ignition engine.Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed.It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

Three-Dimensional Models Variations in a Lean for Analyzing the Cyclic Burn CNG Engine

Three-dimensional models, consisting of the flame kernel formation model, flame kernel development model and natural gas single step reaction model, are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas （CNG） lean burn spark ignition engine. Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed. It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

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.     

Influence of obstacle-produced turbulence on development of premixed flames

An investigation into influence of obstructions on premixed flame propagation has been carried out in a semi-open tube. It is found that there exists flame acceleration and rising overpressure along the path of flame due to obstacles. According to the magnitude of flame speeds, the propagation of flame in the tube can be classified into three regimes: the quenching, the choking and the detonation regimes. In premixed flames near the flammability limits, the flame is observed first to accelerate and then to quench itself after propagating past a certain number of obstacles. In the choking regime, the maximum flame speeds are somewhat below the combustion product sound speeds, and insensitive to the blockage ratio. In the more sensitive mixtures, the transition to detonation (DDT) occurs when the equivalence ratio increases. The transition is not observed for the less sensitive mixtures. The dependence of overpressure on blockage ratio is not monotonous. Furthermore, a numerical study of flame acceleration