甲烷/空气湍流射流扩散火焰的化学动力学模拟

利用几率密度函数方法求解标量场及用统计矩方法求解流场相结合的手段，对甲烷／空气湍流射流扩散火焰结构进行了计算模拟，其中，考虑了从简化到详细的三种不同规模的甲烷氧化反应动力学机理．计算结果与已有的实验结果进行了比较和分析，表明该模型可以很好地预测流场变化．在预测主要组分和温度时，三种机理具有相同的效果，在预测小浓度组分时，详细机理具有更好的效果．此外，简化机理能够极大地缩短计算时间，因而在工程应用中有着巨大的潜力．     

甲烷/空气湍流扩散燃烧的小火焰模拟

以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,对通用的反应标量方程在火焰面上进行坐标变换,建立二维稳态湍流扩散火焰的小火焰模型。利用湍流流动模型、甲烷/空气半详细化学反应机理和小火焰模型耦合求解,分别计算出过量空气系数为1.2和1.4的速度在燃烧室内的分布状况以及混合分数、温度和组分的径向分布,模拟结果表明小火焰模型能够用来描述燃烧室内燃烧机理。     

氢含量对氢气_甲烷混合气扩散燃烧特性的影响研究

用实验与数值模拟手段研究了含氢量对氢气/甲烷混合燃料的扩散燃烧特性的影响,结果表明,在保持燃料总发热量不变的前提下,含氢量的增加并未使火焰长度发生显著变化,这是由于含氢量增加引起火焰缩短的趋势与燃料流量增加引起火焰加长的趋势共同作用的结果。所有燃料火焰的最高温度都发生在回流区内,随着含氢量的增加,火焰高温区域的轴向高度越来越大。火焰稳定性随着含氢量的提高而显著加强。OH基浓度分布的PLIF测量结果表明,随着含氢量的增加,火焰根部的边界越来越清晰,这说明根部的燃烧强度越来越剧烈。NOx排放浓度随着燃料中含氢量的增加而呈指数上升趋势,并与火焰温度的变化趋势相符合。燃料含氢量从0%增加到80%时,NOx浓度相对增加了46%,而从80%增加到100%时,NOx浓度相对增加了48%。从这个角度上说,含氢量80%的燃料也许比纯氢燃料更具有优势。     

预热温度对高温空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响

NO生成机理的基础研究对利用高温空气燃烧技术非常重要.本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了预热温度对高温空气(630～1 800 K)/甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响.结果表明,随着预热温度的逐渐升高,NO的生成机理发生显著变化,扩散火焰中的NO生成主要由快速型机理控制变...     

稀释甲烷/氧气扩散过滤燃烧特性的实验研究

为了研究甲烷质量分数变化对扩散过滤燃烧特性的影响,通过实验对稀释甲烷/氧气在填充床中扩散过滤燃烧的火焰特性以及污染物CO的质量浓度进行研究。结果表明:当甲烷质量分数从0.138增加到0.288,小球填充高度从40 mm增加到200 mm时,同时存在浸没燃烧和表面燃烧;随着甲烷质量分数的增加,表面火焰的高度升高,CO的质量浓度降低,最低时约为12 mg/m~3;随着填充床高度的增加,表面火焰的高度降低,CO的质量浓度增加,最大时约为420 mg/m~3。     

甲烷/空气扩散火焰面位置确定的数值模拟研究

以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,利用-双方程模型和混合分数方程模型的耦合,依据湍流扩散燃烧中整个区域的混合分数场,给出火焰面形状尺度随过量空气系数的变化规律。模拟结果表明混合分数方程确定火焰面的位置是行之有效的方法。     

低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰影响的实验研究

为探究低温等离子体对甲烷/氧反扩散火焰的影响,通过对同轴式喷注器环缝甲烷射流施加介质阻挡放电产生甲烷等离子体,综合采用多种测量手段实验研究了多种工况下该低温等离子体特性及火焰关键参数的变化。结果显示,放电击穿电压随混合比增大而减小,电流脉冲数量和幅值则随混合比增大而先增加后减小;甲烷等离子体呈灰白色,低电压下提高气体流量则放电有所减弱;受等离子体气动效应作用,放电后甲烷射流角有所增大,且电压越高射流角越大,增幅则逐渐减小,过高激励强度下射流发生失稳;等离子体通过改变燃料和氧化剂的掺混而影响甲烷/氧反扩散火焰的形态,使得火焰中心高度总体有所下降,特征长度缩短,释热强度则有所增加,其中小流量、低混合比条件下作用效果更明显;喷注器功率则随混合比上升而先增大后减小。     

高压甲烷气体碰壁射流扩散与卷吸特性的试验

在定容装置上利用高速摄影纹影法开展了不同冲击高度和冲击角度下的甲烷高压碰壁射流扩散和卷吸特性试验.通过纹影照片得到了不同冲击高度和冲击角度下的射流贯穿距离随时间变化的规律,计算得到了射流卷吸空气质量随时间变化的规律.结果表明:碰壁射流发展分两个阶段,碰壁之前贯穿距离和卷吸空气质量与自由射流基本相同;碰壁之后,由于壁面阻力的作用,其贯穿距离和卷吸空气质量的增加速率低于自由射流.随着冲击高度的增加,碰壁射流贯穿距离和卷吸空气质量增大;随着冲击角度的减小,碰壁射流贯穿距离和卷吸空气质量增大.最后对Poreh碰壁射流贯穿距离和卷吸空气质量经验公式进行修改,使其适用于一般碰壁射流贯穿距离和卷吸空气质量的特性计算.     

基于Ni/Al2O3整体式催化剂的生物质气化合成气甲烷化研究

以生物质气化模拟合成气H2/CO/N2为原料气,以堇青石蜂窝陶瓷为基体制备Ni/Al2O3整体式催化剂,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温反应法(TPR)、热重分析(TG)等表征分析手段,考察催化剂制备方法(浸渍法和溶胶-凝胶法)、温度(250~550℃)及空速GHSV(6000~14000 mL/(g·h))对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明:浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂(DIP-Ni/Al2O3)与溶胶-凝胶法制备的Ni/Al2O3催化剂(SGNi/Al2O3)相比,前者甲烷化性能较好。在H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且空速为10000 mL/(g·h)条件下,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂在400℃时甲烷化性能最佳,且该条件下CO转化率为98.6%,CH4选择性为90.9%。当H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且温度为400℃时,在实验空速范围内,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂CO转化率和CH4选择性均基本稳定在90%,甲烷化性能较好。     

城市交通中机动车尾气排放与扩散特性的研究

获取城市机动车尾气排放因子及其扩散特性是城市低碳交通研究的重要基础,以杭州市为例,通过对机动车的行驶工况、控制技术水平、主要车型比例等车辆信息的测试和调研,对International Vehicle Emission(IVE)模型进行本地化修正后获得机动车排放因子;在高斯点源和线源扩散模型的基础上,充分考虑城市交通中机动车在交叉口和公交站点的尾气排放特性,建立了符合城市道路机动车尾气污染扩散实情的点源与线源排放源强计算方法.通过杭州市实际路段的试验研究表明:该方法能够真实地模拟城市道路附近的尾气污染物浓度;在交通高峰时期,公交车在站点停靠时的尾气排放所造成的点源污染,对城市道路机动车尾气污染物的浓度分布具有重大影响.     

板式扩散焊矩形微通道换热器中S-CO2流动与传热特性的数值模拟

基于加工工艺便捷高效的板式扩散焊矩形微通道换热器,建立了以冷热直通道换热单元为研究对象的数学物理模型,研究了超临界二氧化碳(S-CO₂)在不同边界条件和通道结构下的流动与传热特性。结果表明：随着雷诺数(Re)的增大,冷热直通道内的湍流增强,传热性能得到提升,流动摩擦阻力系数减小;与无格栅时矩形通道相比,格栅水平设置在矩形通道两侧时的扰流效果和传热性能最优,综合传热增强因子(PEC)相对最高,但与半圆形直通道相比其PEC仍有待进一步提高。     

纳米Fe3O4固载聚苯乙烯球对甲烷水合物生成与分解的影响

为了提高甲烷水合物合成反应中的传热效率,选取纳米Fe3O4作为导热材料,将不同量的纳米Fe3O4固载在聚苯乙烯球(PSNS)上,通过乳液聚合法制备了20%Fe3O4/PSNS和40%Fe3O4/PSNS两种新型聚苯乙烯球,并研究了PSNS,20%Fe3O4/PSNS,40%Fe3O4/PSNS三种聚苯乙烯溶液和十二烷基硫酸钠(SDS)对甲烷水合物生成与分解的影响。实验结果表明:三种聚苯乙烯溶液生成的水合物储气倍数和分解后甲烷回收率均高于SDS的100V/V,72.50%;对比三种聚苯乙烯溶液的促进效果发现,Fe3O4的存在明显缩短了水合物反应平衡时间,随着Fe3O4含量的增加,反应平衡时间由18 h缩短到9 h;Fe3O4提高了甲烷回收率,以20%Fe3O4/PSNS和40%Fe3O4/PSNS为促进剂时,水合物分解后甲烷回收率分别为92.15%,89.80%,都高于PSNS的85.00%。     

南海北部Site 3A站位沉积物地球化学特征及其对甲烷渗漏的指示*

南海北部陆坡具有较好的水合物成藏潜力,而甲烷渗漏区的地球化学特征和沉积环境以及自生矿物的关系对天然气水合物的勘探和开采有重要指示意义。选取南海北部陆坡Site 3A站位柱状沉积物作为研究对象,通过对其主微量元素、五种形态的磷、不同形态的铁、铬还原硫（CRS）、硫同位素以及有机碳值等数据进行地球化学特征分析。结果表明,南海北部Site 3A站位柱状沉积物主要以200 cmbsf深度作为分界线,分成以有机质硫酸盐还原作用为主的上部和以甲烷厌氧氧化（AOM）作用为主的下部,对比上部,下部可指示黄铁矿含量的CRS含量增加,说明该站位存在AOM作用,200 cmbsf深度以下为硫酸盐-甲烷过渡带（SMTZ）。δCe在200 cmbsf深度以下呈现先增大后减小的趋势,说明200 cmbsf深度以下为偏碱性的还原环境。沉积物中的锰、自生磷灰石态磷（P_CFA）、铁结合磷（P_Fe）、可还原性铁（Fe_ox）、磁铁矿铁（Fe_mag）和碳酸盐铁（Fe_cab）的含量变化均受到了AOM作用的影响,下部沉积物中指示富镁方解石含量的Mg/Ca值较高,指示文石含量的Sr/Ca值无明显变化;同时,δ³⁴S并未出现明显的正偏现象,而200 cmbsf深度以下CRS和总硫（TS）的含量只是略有增加,说明该地区主要以低渗漏或甲烷扩散为主。     

CO2稀释对甲烷-高温空气扩散燃烧及NO生成特性影响的化学动力学分析

基于GRI-Mech 3.0详细化学反应机理,利用OPPDIF Code研究了CO2稀释比、预热温度及拉伸率对甲烷-高温空气层流对冲扩散火焰温度、热释放率、组分摩尔分数及NO生成特性的影响.研究结果表明,CO2稀释助燃空气能有效降低火焰中H、O及OH等基团摩尔分数,抑制燃烧过程链传播及链引发反应,从而减缓CH4氧化速率.随着助燃空气中CO2稀释比的增加,火焰最高温度逐渐降低,主氧化区及第二氧化区放热峰值变小,燃烧反应高温区变窄,NO生成指数E显著降低.当稀释比大于20%时,热力型NO随助燃空气温度升高规律并不明显.随着CO2稀释比的增加,快速型NO对NO生成量影响逐渐增强,成为高CO2稀释比下甲烷-高温空气扩散燃烧NO生成的主要路径.     

活性环境空心阴极溅射特性与沉积Al_2O_3、ZnO掺杂和In_2O_3:Mo薄膜的应用(中)

<正>2实验结果和讨论2.1阴极和沉积特性典型空心阴极I-V特性如图2所示,HC中有铜靶块并用氩气作为工作气体。在气流量和放电电流一定时,压强越低需放电电压越高。在给定真空室压强情况下,两个不同气流量的I-V特性很接近,在一定电流下,较高的气流量电压略低一点(注:从图2看,原文"略高一点"——译者注),这是因为流量提高了HC内部的压强。影响峰值局部沉积率的主要因素是放电功率、工作气体的流量和阴极源到基材的距离。图3给出了Cu的沉积率与功率的关系,测试条件:氩固定流量为5000 sccm、压强约为38.0 Pa,用石英晶体监测器,距离3.5 cm测量沉积率。发现