基于超声雾化的柴油/汽油混合燃料液滴群燃烧特性

利用超声雾化多液滴制备系统,制成了柴油/汽油混合燃料多液滴群,其中液滴直径、液滴浓度、液滴速度等参数均可独立调节,以模拟内燃机缸内喷雾的实际流动及其与空气的混合状态。将该多液滴群引入可控活化热氛围燃烧器中,并对其稳定燃烧后的燃烧特性进行了研究。结果表明:改变混合燃料掺混比、燃料进给速度、空气流量等参数后,多液滴群自燃火焰形状随之发生显著改变,随着燃料中柴油所占比例的增大,火焰起升高度增加,火焰宽度减小;燃料进给速度和空气流量的改变,影响了混合燃料的燃空当量比及中央射流出口速度,进而影响到燃料的燃烧特性。     

卫燃带对着火和燃烧稳定性影响的分析模型

建立了判断煤粉气流稳定着火的着火热模型及热平衡模型,并据此分析了卫燃带对煤粉气流燃烧稳定性的影响,结果表明:敷设合适面积的卫燃带能够减小煤粉火焰向水冷壁的辐射传热量,提高燃烧器附近区域内的烟气温度,在低负荷时能够保证入炉煤粉气流获取足够的着火热量,使煤粉火焰维持在稳定着火燃烧的热平衡状态。为进一步改善锅炉对煤种、负荷变化的适应性,提出了可调卫燃带的概念。     

住宅室内空气污染物排放的三维大涡数值模拟

为改善自然通风方法驱除室内空气污染物的效果，对开窗换气时室内空气污染物排放规律进行了研究.采用Fluent 6.1计算软件，用大涡模拟方法(LES)对整套住宅在自然通风时室内空气污染物排放过程进行了数值模拟，根据不同的房间类型及通风口布置方式设置两种工况，得到了流场和污染物质量分数场数据.数值模拟结果表明：自然通风时流场中的回流区显著影响换气效果.与单开口房间相比，多开口房间内流速较高，回流区较小，其污染物稀释速度为单开口房间的4~10倍.将单开口房间变为多开口房间、减小和破坏多开口房间回流区可有效提高换气效果.     

明渠湍流横向涡旋的尺度与环量特征

为了分析明渠湍流中横向涡旋的尺度与动力学特征,利用自主研发的高频粒子图像测速系统测量了6种水流条件下的明渠恒定均匀流时间序列流场,使用涡旋提取方法识别涡旋,提出一套简洁客观的涡旋尺度及环量确定方法,分析了明渠湍流横向涡半径与环量的特征。涡旋的无量纲尺度与强度仅与所在位置有关,与雷诺数等其它因素均无关系。从壁面附近至对数区的上边界,涡旋的平均半径增大。受水面影响,半水深以上的涡旋半径有逐渐减小的趋势。在粘性作用下,涡旋的平均环量由壁面至水面总体呈减小趋势。时均剪切对逆向涡旋的尺度与强度均有抑制作用,其平均尺度与环量在全水深均小于正向涡。     

天然气超音速脱水试验研究

天然气超音速脱水装置利用涡流管将含水天然气气流速度提高到超音速,并伴随降温冷却析出液态水,利用旋流装置将水分离,经过气液分离结构将气液分开,达到脱水目的,该装置主要由稳压罐、涡流管、二级分离器等组成。通过天然气超音速脱水装置室内试验和现场试验,测取了进气与干气露点温度,室内试验在压损为40%时干气露点温度可达-16.6℃;现场试验在压损达70%时干气露点温度可达-9℃。试验结果表明,超音速方法可有效脱除天然气的水分。     

预混火焰胞状不稳定性研究

采用高速纹影系统和定容燃烧弹对预混球形膨胀火焰的胞状不稳定性进行研究,分析火焰胞状不稳定性的表现、原因以及影响因素。研究结果表明：火焰胞状不稳定性主要指不等扩散不稳定和流体力学不稳定;流体力学不稳定的原因为,曲率的关系会使其流线发散或汇聚,因而相应地降低或增加了流场的速度,其主要影响因素为火焰厚度和密度比,表现为火焰前锋面产生裂纹随后出现规则的胞;不等扩散不稳定的原因为前锋面包络的控制体由于热质不等扩散的缘故,主要影响因素为刘易斯数,表现为火焰表面布满不规则的胞。     

液体燃料横向射流雾化数值模拟

雾化是液体燃料燃烧非常重要的一个过程,良好的雾化是实现液体燃料高效燃烧的前提．为了得到某燃烧器文丘里管喉口处高速气流对燃油雾化的效果,本文利用计算流体力学软件对该燃烧室中液体燃料雾化两相流场进行了数值模拟,计算采用欧拉一拉格朗日方法,混合破碎KH—RT模型,模拟结果得到了不同气流速度下液滴群SMD分布,通过对单个液滴二次破碎模拟再现了液滴在高速气流中变形破碎的整个过程．     

Study of premixed flame stabilization by using opposed jet

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

Experimental investigation on microstructure behavior of premixed methane-air flame-flow interaction in a semi-vented chamber

To explore the premixed methane-air flame microstructure behavior and the flame-flow interaction,the premixed methane/air flame was studied in a semi-vented chamber.A high speed camera and schlieren images methods were used to record the processes of interaction between rarefaction wave and flame.Meanwhile,a pressure sensor was utilized to catch the pressure variation in the process of flame propagation.The experiment results showed that the interference of rarefaction wave on flame caused the flame front structure change,which led to the flame transition from laminar to turbulent quickly.The rarefaction wave intervened in the flame by turning the flame front surface into dentiform structure.The violent turbulent combustion began to appear in part of the flame front and spreaded to the whole flame front surface.The rarefaction also decreased the flame propagation speed.     

气冷涡轮叶栅流场结构的实验研究

叶片前缘逆主流喷射冷气使得吸力边或压力边附近出现明显的多射流卵型涡复合涡系。随距喷射点距离的增加,冷气射流与主流的掺混加强,涡系强度减弱,沿叶高分布变得均匀。压力梯度及通道涡对锅系的发展也有一定的影响。     

基于超声雾化的碳氢燃料多液滴流制备系统

基于超声雾化和载气输运技术,设计了速度、全局当量比可独立控制的碳氢燃料多液滴流制备系统。所生成的多液滴流能够更加真实地模拟内燃机喷雾外围液滴群的流动与混合状态。采用高亮度LED光源,并从90°角度拍摄多液滴流散射光,获得了不同空气流量(10、20、30、40L/min)和正庚烷供给速度(150、200、250、300mL/h)下的多液滴流高速摄影图片。发现多液滴流离开喷嘴管出口后可保持一段时间的单向稳定流动。空气卷吸和液滴挥发的共同作用导致稳定段长度随出口速度升高而先增大后减小。当喷嘴管出口液滴流速度低于5.2m/s时,在稳定段之后将出现明显的空气卷吸漩涡,而且出口速度越低,漩涡越多且形状更加规则。离喷嘴管出口较远时,液滴扩散范围增大和燃料挥发可能导致采用散射光法已逐渐无法观测到多液滴流。     

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.     

射频放电等离子体激励对激波/边界层干扰的控制效果

在空气静止、气压为12 kPa（对应超声速风洞试验段的气压）条件下,研究射频放电等离子体的光谱特性;在马赫数为2的超声速来流中,研究射频放电等离子体激励对激波/边界层干扰非定常性的控制效果. 实验结果表明：在相同的激励频率下,随着加载功率的增大,表征电子温度的相对光谱强度增大,而表征振动温度和电子密度的相对光谱强度基本保持不变;保持加载功率不变,随着激励频率的增大,表征电子温度的相对光谱强度先增大后减小,而表征振动温度和电子密度的相对光谱强度没有明显变化. 在未施加激励时,激波振荡的主导频率为低频;在施加射频放电等离子体激励后,激波低频振荡减弱,高频振荡增强,激波特征频率从低频转向高频,再附边界层出现高能量漩涡结构.     

W火焰锅炉炉内三维流场和颗粒运动轨迹的数值模拟

W火焰锅炉具有独特的炉膛和烟气流动结构,适用于低挥发份劣质煤发电,炉膛配风和煤粉颗粒对W火焰锅炉形成良好的炉内燃烧和保证安全高效洁净燃烧影响显著.针对300 MW W火焰锅炉,采用RNGk~ε和DPM模型数值研究了不同工况下W火焰锅炉炉内三维流场和煤粉颗粒运动轨迹,分析了炉膛配风和煤粉粒径对流场特性的影响.研究表明:配风对流场对称性影响很大,不合理的配风可导致火焰"短路"和气流冲刷冷灰斗.炉膛折焰角结构决定了对称的配风形成非对称流场,但增加前墙配风速度可有效平衡折焰角效应.当前后墙配风比为1.05时流场对称性最佳.下炉膛冷灰斗区双旋涡流动结构可增强煤粉气流热质交换,增加煤粉停留时间,有利于煤粉燃尽.随粒径增大,煤粉深入下炉膛平均深度越大,煤粉在燃烧炉膛内停留时间先增大后减小,存在最佳煤粉粒径.研究结果对大容量W火焰锅炉设计和燃烧调整有意义.     

稠油火驱二次点火主控因素及点火策略

为了实现火驱开发过程中熄火油层再次燃烧,保障火驱开发效果,通过一系列室内物理模拟实验和油藏数值模拟计算,开展包括点火温度、通风强度、地下含油饱和度分布、结焦带等影响二次点火的主控因素的研究,给出了合理的二次点火温度和通风强度的范围,同时结合注气井地下空气腔规模给出了不同条件下启动油层二次燃烧的点火策略.结果表明,电点火温度应控制在450 ℃以上,点火期间通风强度应维持在10 m³/(m²·h)以上,对于需要注燃料油进行二次点火的注气井,燃料油的用量不低于已燃区空气腔体积的2/7.     

非定常流Weis-Fogh机构在零航速减摇中的应用

由于Weis-Fogh机构的仿生机构可以在零航速下产生升力,因此可以用来进行零航速减摇.基于势流理论建立的Weis-Fogh机构升力模型忽略了翼缘的分离涡对翼的作用,所以不能更好地模拟实际流场.因此基于点涡模型建立Weis-Fogh机构升力模型,并对Weis-Fogh机构张开时所产生的升力进行了数值计算.通过对有分离涡的Weis-Fogh机构升力和没有分离涡的Weis-Fogh机构升力之间的对比,发现前者产生的升力远大于后者.最后同实验数据进行了比较,证明该点涡升力模型可以更好地模拟翼上产生的升力.     

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.     

涡流室式柴油机起动喷孔作用机理探讨

本文对涡流室式柴油机在冷起动条件下主、副燃烧室内燃油喷雾和着火过程进行了高速摄影。分析了起动喷孔的作用机理,指明具有吊钟形结构和起动喷孔的涡流室式柴油机,起动初次着火点首先在涡流室内,这为改善涡流室式柴油机的发火过程,进而改善起动性指出了方向和途径。     

截面涡结构的描述方法及其在叶栅流场中的应用

基于微分方程定性分析理论，并通过对与涡轴垂直和斜交截面上旋涡结构关联式的研究，给出了在与涡轴斜交的截面上描述旋涡速度矢量的原则。遵循此原则，可保证在与涡轴斜交的截面上，所得到的旋涡与流场中交际旋涡在涡结构与旋涡存在性两方面的一致性。将直角坐标系下截面涡结构的判别准则，发展为适合描述叶轮机内部旋涡结构的任意曲线坐标系下的截面涡结构。通过数值模拟简要分析了通道涡拓扑结构的演化。     

可控活化热氛围下喷射燃料自燃的研究方法

阐述了湍流反应流中自燃的研究方法及现状,对可控活化热氛围下的气体燃料及液体燃料的自燃现象分别开展了试验研究,提出了一个研究液体燃料均质混合气自燃的新方式。结果表明:甲烷气体燃料火焰起升高度随协流温度的升高而降低,呈现出两阶段变化特点,低温段发生了明显的自燃现象,其火焰稳定由均质混合气自燃所主导;柴油液雾燃烧试验观察到了快速的多点自燃现象,形成了独特的起升火焰,有三重火焰的特征。试验结果验证了所提出的研究液体燃料自燃方法的可行性。