湍流预混火焰的分形特性

采用高速纹影摄影法获得了定容燃烧弹内预混湍流火焰的图像，分别用数盒子法和像素点覆盖法计算出了火焰图像的分形维数。湍流火焰的分形分析结果表明，定容燃烧弹内的预混湍流火焰结构具有分形特征，且属于非充分发展的湍流火焰。湍流火焰的分形维数反应了湍流脉动对火焰片的褶皱程度，湍流强度增大加剧湍流火焰前锋的褶皱，分形维数也随之增加。在相同湍流强度下，小尺度湍流对火焰前锋的褶皱作用更大。     

内燃机燃烧火焰的分形特征研究

介绍了发动机湍流预混燃烧火焰分形研究的进展,分析了湍流火焰分维测量的数盒子法、修正数盒子法及其优缺点,讨论了火焰特征尺度、内外截点的尺度及维数D与各参数之间的关系。     

湍流预混火焰结构的测度分形研究

本文利用图像可视化技术，在小型火焰试验台上获得了Ｒｅｄ＝４３３５～１１１００范围内的燃气预混火焰的湍流热图像序列，并对２维湍流结构参数进行了测量。结合基于测度分析的分形理论，研究了湍流火焰的分维特性，结果表明：湍流火焰的２维形状结构具有分数维特性，且维数在２．０５～２．２６范围内。在此基础上，得到维数与Ｒｅｄ、热释放率及１次风流量等燃烧控制因子的依变关系，并讨论了湍流火焰分维结构的内在机理。     

预混湍流燃烧的实验研究

介绍并分析了甲烷－空气混合气在定容燃烧弹内进行火花点火预混湍流燃烧的实验结果,得到了火核的初期发展,湍流参数对燃烧特性的影响以及不同电极间隙下的失火炫等具有实用参考价值的重要结论。     

预混湍流燃烧基础研究的现状和动向

综述了国际上开展预混湍流燃烧基础研究的现状和动向,介绍了几种不同湍流产生方式的定容燃烧弹装置,对进行这方面研究的主要实验方法和手段进行了概括、分析,并介绍了一些值得关注的研究动向     

一维湍流预混火焰的数值模拟

建立湍流燃烧的“双流体”数学模型,用于一维湍流预混稳态火焰的描述,假定燃烧火焰由冷的反应物（预混气体）和热的生成物（燃烧产物）组成,它们既有各自的属性,又相互作用,进行热量,质量和动量的交换,采用Patankar和Spalding的Phoenics计算程序来求解该数学模型,成功地模拟了一维湍流参混火焰的压力场,密度场,速度场。     

自相似性和分形维数在风场分析中的应用

通过探究风速时间序列的自相似性和分形维数,将分形学运用到湍流风场分析中,从风速时间序列的局部与整体关系和风速时间序列的分形维数2个角度解决选用湍流风谱模型时存在的盲目性问题.选用某一风场风速时间序列,基于Kaimal、Von Karman、SMOOTH和NWTCUP湍流风谱模型得到风速时间序列,采用Hurst值验证风速时间序列的自相似性,用计盒维数法计算风速时间序列的分形维数.结果表明:不同的湍流风谱模型具有不同的分形维数,湍流风谱模型可定量描述;风速时间序列内部波动不是随机的,是有自相似性的长程相关过程;分形维数与参考风速有关.     

湍流预混燃烧的小火焰模型

由Level set方法确定湍流预混燃烧火焰面的位置,考虑CHEMKIN库详细化学反应机理,通过PDF方法建立湍流预混燃烧数学模型,计算组分浓度和温度在火焰内部分布。以矩形突扩燃烧室为例,模拟甲烷/空气预混燃烧的平均火焰位置和火焰内部温度、浓度分布,计算结果与实验结果吻合良好,表明此模型能较好模拟湍流预混燃烧。     

强湍流下甲烷稀燃预混火焰的稳定性研究

针对稀燃预混火焰的吹熄问题,运用高速PLIF技术实现了天然气稀燃火焰从薄火焰面区到破碎区的火焰内部结构可视化,提供了在高湍流强度下稀燃预混火焰的重要数据.结合LDV测量得到的流场信息和提取出反应区面积等参数,发现了湍流对火焰反应层的两方面影响.一方面是通过增加反应区面积增强了燃烧强度,另一方面高强度的剪切拉伸导致反应层...     

稳态湍流非预混燃烧的小火焰模拟

以甲烷/空气的湍流射流非预混燃烧为对象,建立二维稳态湍流非预混火焰的小火焰模型.利用湍流流动模型和小火焰模型耦合求解,计算出速度、混合分数、温度以及反应标量的摩尔分数在燃烧室内的分布,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.     

透过燃烧图像对汽油机湍流火焰分形特性的试验研究和模拟(英文)

汽油机湍流预混燃烧的火焰结构具有分形几何的自相似性.利用基于分形理论的燃烧模型对发动机的燃烧过程进行了模拟计算,并将计算结果与试验数据进行了对比.试验采用自行设计的以光学发动机和高速摄像机为核心的系统,通过对拍摄到的湍流火焰照片经过图像处理来获取火焰的分形维数、火焰面积、湍流火焰速度等特性参数.研究结果表明:试验结果和模型计算值吻合得较好,分形燃烧模型是一种有效的模拟发动机工作过程的手段,具有良好的预测精度.     

预混合燃烧现象学紊流火焰速度模型

提出了一个用于预混合燃烧的现象学紊流火焰速度模型,描述了火焰从层流传播到充分发展的紊流传播的全过程。基于火焰瞬时尺度和基本的紊流特性参数,按照火焰生长的各个阶段,将紊流火焰速度的计算分为３个步骤,以有效紊流强度显示从层流传播到紊流传播的转化,以紊流积分标尺和梅尔莫哥洛夫标尺作为火焰皱折程度的度量,考虑了火焰表面扭曲对火焰速度的作用。计算结果与测量数据的比较显示了较好的一致性。     

分形在汽油机准维燃烧模型中的应用研究

针对汽油机的准维湍流燃烧模型进行了发展研究,将分形表示的湍流燃烧速度并入燃烧模型.研究表明：分形是一种模拟燃烧过程的有效手段,通过对分形中低端转捩尺度的选取分析,得出Gibson尺度比Kolmogorov尺度更适合作为低端转捩尺度.     

湍流预混对冲火焰结构及熄火特性试验研究

利用激光层析技术和数字图像处理技术对对冲方式下湍流预混火焰的结构及熄火特性进行了试验研究。采用PIV方法测量了冷态对冲面附近的速度场，获得了速度作为衡量流场对锋面燃烧影响的参数。在不同射流工况配置下（Reynolds数，全局应变率，燃料的化学混合当量，不对称动量），观察到随着湍流对冲强度的提高，在高度皱褶的火焰锋面上存在非连续突触和空洞，这是局部熄火的表现，这些局部熄火点影响的扩展会导致火焰的整体熄火。此观点通过局部火焰锋面曲率的概率统计分析得到支持。另外，获得的在火焰熄火的极限条件下，对实际燃烧器的设计有指导意义。     

甲醇-空气-氮气混合气预混球型火焰的试验研究

利用高速纹影摄像法在定容燃烧弹内研究了不同燃空当最比、初始压力、初始温度和气体稀释度下甲醇-空气-氮气混合气预混球型火焰的发展特性以及3种火焰锋面的不稳定性.获得了不同初始状态下的层流燃烧速度、质量燃烧流量和马克斯坦长度.高的初始压力时,火焰锋面生成的裂纹发展并形成细胞状结构.稀混合气时,浮力和电极的冷却作用对火焰的发展有重要影响.当量比在化学计量比附近时,随着初始温度的提高,流体动力学不稳定性被抑制.随着初始压力的增加,流体动力学不稳定性增强.稀释气的加入抑制了火焰锋面流体动力学的不稳定性.     

耦合天然气详细反应机理的三维湍流预混火焰结构数值预测

以具有279机理的天然气燃烧为例,分别采用涡耗散概念EDC湍流燃烧模型、修正的涡旋破碎EBU湍流燃烧模型以及基于时均值的Arrhenius关系,对燃烧室内复杂的湍流反应流进行了三维数值模拟,并对预测结果进行了分析．结果表明,EDC模型可以较好地反映湍流化学作用,并且能够较好地描述各基元反应,从而为工程实际复杂燃烧情况下其有害排放、中间物质、自由基和痕迹物质生成机理的研究提供基础。