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.     

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。     

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。     

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     

钝体燃烧器湍流预混燃烧流动特性的模拟

钝体燃烧器的回流区结构对燃烧具有重要影响,采用经济有效的数学模型对回流区结构进行模拟具有理论价值和实际意义。采用PIV技术测量了一个典型的钝体燃烧器的热态流场,并基于Fluent平台使用3种湍流燃烧速度定义对TFC模型进行求解,分析比较了Zimont、Gulder、Peters和实验得到的流场特性。结果发现Peters的流动特性与实验结果最为接近,都属于射流主导型结构,Peters的进展变量与Zimont和Gulder有明显不同。     

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。     

柴油/空气湍流扩散燃烧的一个小火焰模型

本文将小火焰（flamelet）理论应用于分析柴油/空气湍流扩散燃烧的小火焰结构,以正十二烷同空气的一步反应为基础,建立柴油机燃烧的Flamelet模型,利用数值方法求出了柴油机湍流扩散燃烧的Flamelet结构.并采用假定PDF的方法,选取截尾式高斯分布的概率密度分布函数,将其与Flamelet结构相结合,求得燃烧过程中各参数的时均值,分析得出湍流脉动和非平衡作用对燃烧过程的影响.     

在定容燃烧弹中湍流特征参数对预混燃烧的影响

:给出在定容燃烧弹中火花点燃 CH4-空气充量进行湍流预混合燃烧的试验结果并进行了分析 ,得到一些有价值的结论 :如在火核起始发展期中存在一个最小火焰传播速度 ,此时的火核半径与湍流积分长度标尺大致相等 ,增加湍流强度 (u <1 .8m/s) ,瞬时燃烧率增加 ,燃烧持续期缩短 ,相对缓燃期增加 ,相对主燃期缩短 ,这是组织湍流可以提高火花点火发动机热效率的主要原因。此外本文还给出不同间隙的失火率并指出减少火核向电极传热是减少失火率的主要措施     

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...     

半预混湍流掺混燃烧技术在链条炉上的应用

介绍了一种新型瓦斯燃烧技术,并在链条炉上成功应用,为石油化工厂和炼油厂充分利用副产气和节能降耗提供了案例和经验.     

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。     

基于高速双视角图像SVD匹配的湍流预混火焰面三维扩散速度场的重建

提出了基于双视角立体镜头的火焰面三维扩散速度场的重建方法.该方法首先利用立体镜头,通过单个高速CCD靶面同时获取两个不同角度的火焰图像,然后通过标定得到相机参数,最后通过基于矢量奇异值分解(SVD)的图像匹配算法,重建得到火焰面三维坐标及扩散速度.通过试验重建了不同工况下的甲烷预混火焰面三维结构及其扩散速度.计算结果表明,双视角三维重建方法可以用于湍流火焰面三维扩散速度场的定量分析.     

Review on Large Eddy Simulation of Turbulent Premixed Combustion in Tubes

This paper reviews the existing knowledge on the large eddy simulation(LES) of turbulent premixed combustion in empty tubes and obstructed tubes. From the view of model development in LES, this review comprehensively analyzes the development history and applicability of the important Sub-Grid Scale(SGS) viscosity models and SGS combustion models. LES is also used to combine flow and combustion models to reproduce industrial explosion including deflagration and detonation and the transition from ...     

钝体燃烧器湍流预混燃烧的数值模拟

采用湍流火焰封闭燃烧模型(TFC)模拟了钝体燃烧器的湍流预混燃烧,比较了基于火焰褶皱率和湍流燃烧速度2种源项解法对钝体预混燃烧的预测,对3个不同湍流燃烧速度表达式模拟的性能进行了比较,采用粒子成像测速技术(PIV)测量了燃烧器中心射流出口的速度分布,并将其作为边界条件代入计算.结果表明:不同湍流燃烧速度公式的计算结果在火焰刷厚度、位置及火焰前锋位置方面存在较大差别;Gulder公式的计算结果最接近试验数据,火焰刷厚度与试验结果吻合较好,但火焰刷位置与试验结果差别较大;Dinkelacker的火焰褶皱率模型主要模拟燃烧器在高压条件下的燃烧,在运行压力接近标准大气压的情况下,计算结果与试验值存在较大误差.     

Physical Insight and Modelling for Lewis Number Effects on Turbulent Heat and Mass Transport in Turbulent Premixed Flames

The effects of global Lewis number on the behavior of Reynolds heat and mass fluxes in turbulent premixed flames are studied based on three-dimensional direct numerical simulation (DNS) of a number of statistically planar turbulent premixed flames with a global Lewis number ranging from Le = 0.34 to 1.2. For the same values of initial turbulent flow field parameters and duration of flame-turbulence interaction, it has been found that both Reynolds heat and mass fluxes may exhibit countergradient transport for flames with a Lewis number significantly smaller than unity; whereas predominantly gradient-type transport is obtained for flames with a Lewis number closer to unity. It is demonstrated that strong flame normal acceleration due to greater heat release in the low Lewis number flames acts to promote countergradient transport, and that the magnitude of the flame normal acceleration decreases with increasing Lewis number. Algebraic models for Reynolds heat and mass fluxes are proposed in which the effects of the Lewis number on flame normal acceleration are explicitly taken into account. The predictions of the new models are compared with DNS data, and the models are found to capture the influence of the Lewis number on turbulent scalar flux in a satisfactory manner for all the flames considered in this study.     

湍流预混燃烧火焰结构的分形维数特征研究

发动机湍流预混燃烧的火焰结构具有自相似性,将分形技术这一新的非线性方法技术引入对湍流预混火焰结构的研究中,基于自行设计的以光学发动机和高速摄像机为核心的试验系统,得到了湍流预混燃烧的火焰结构图像.利用修正数盒法的分形图像处理方法,得到了描述湍流预混燃烧火焰的分形维数特征.在此基础上,对于发动机转速、空燃比、点火提前角和燃料性质等参数对火焰分形维数的影响规律进行了探索性的研究.研究结果表明,湍流预混燃烧火焰的分形维数在燃烧期内先随曲轴转角增加而增加,在达到最大值后,随曲轴转角增加而减小,证明在燃烧中期,火焰锋面具有最大的扭曲度;发动机转速的增加、点火角的提前、混合气的加浓均会使燃烧火焰的分形维数均有不同程度的增加.因此表明上述因素会使燃烧进行得更为剧烈,火焰结构的扭曲程度加强,火焰传播速度加剧.     

微小空腔内气体的预混燃烧

采用Longwell良搅拌反应器模型和详细化学反应机理对微尺度空腔内气体预混燃烧过程进行了零维数值模拟,从微腔体内稳定燃烧的临界半径、点火极限以及稳定流率范围着手,分析了不同预混气成分、不同当量比和不同环境对流换热系数等外部条件对微尺度燃烧点火与熄火特性的影响.稳定燃烧时,大腔体可对应较大的上极限流率,低预混气流率可对应较小的下临界半径;腔体越小(或流率越大),系统启动所需的温度和压力越高.     

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。