稀释率与温度耦合作用对天然气预混燃烧等量影响研究

基于定容燃烧弹,利用球形发展火焰和纹影法研究了在初始压力0.3 MPa、当量比1.0条件下,不同初始温度、稀释率时的天然气预混燃烧等量影响关系。分析了拉伸火焰传播速度、无拉伸火焰传播速度、马克斯坦长度、层流燃烧速率及NO_x排放变化规律。结果表明：在拉伸火焰传播速度相近组别的工况点,无拉伸火焰传播速度、火焰发展期、燃烧持续期近乎相同,但层流燃烧速率存在较大的差异;在稀释率较小阶段,无拉伸火焰传播速度和层流燃烧速率受稀释率影响比受初始温度影响更大。进一步研究发现：温度差50 K与稀释率差2%具有一定等量影响效果;相近拉伸火焰传播速度组别的边界条件下,相比更小初始温度与稀释率工况点,更高初始温度与稀释率工况点的NO_x排放量更低。     

甲烷掺混氢气的燃烧特性试验研究

通过在定容燃烧室内研究不同的初始温度、初始压力、燃空当量比、掺氢比下甲烷-氢气-空气混合气的燃烧压力变化规律,得到了上述条件对混合气最大燃烧压力、最大压力升高率、火焰发展期、燃烧持续期以及最大燃烧压力循环变动的影响.研究结果表明:其他初始条件不变时,甲烷-氢气-空气混合气在高温低压时火焰传播的更快;随着甲烷中掺氢比增加...     

甲烷-氢气-空气预混合气燃烧特性研究

在定容燃烧弹内进行了甲烷-氢气-空气混合气燃烧试验,采集燃烧压力数据和火焰扩散图片,讨论不同的初始温度、初始压力、燃空当量比、掺氢比对甲烷-氢气-空气混合气的最大燃烧压力、最大压力升高率、燃烧速率和燃烧稳定性的影响.结果表明:混合气在较高初始温度和较低初始压力下,燃烧速率相对较大;随着混合气中氢气比例增加,最大燃烧压力值增大,其出现时刻提前,火焰半径明显增大且出现褶皱,火焰传播稳定性降低.     

基于快速压缩机的二甲醚燃烧特性研究

为了研究二甲醚（DME）的燃烧特性,在初始温度293 K、驱动压力0.6 MPa、初始压力0.04~0.08 MPa、氮气稀释率47.29%~60.81%、压缩比8.82~12.02的实验条件下,利用快速压缩机（RCM）研究了初始压力、氮气稀释率、压缩比对DME-O₂-N₂混合气着火延迟期和最高燃烧压力的影响。结果表明：DME-O₂-N₂混合气出现两阶段放热现象与两阶段着火延迟期;随着压缩比的增加,混合气的着火延迟期出现负温度系数（NTC）现象,随初始压力的升高,出现NTC现象的温度向高温方向发展;随氮气稀释率的增加,出现NTC现象的温度向低温方向发展;初始压力一定,不同压缩比下,随氮气稀释率的增加,混合气的最高燃烧压力和第2阶段着火延迟期呈相反的变化趋势;氮气稀释率一定,不同初始压力下,随压缩比的增加,混合气的最高燃烧压力和总着火延迟期呈相反的变化趋势。     

弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响

为了探究弱封闭管道向抑爆装置内泄爆对火焰传播特性的影响,在内径120mm、长5.5m不锈钢管道受薄膜约束的开口端放置消爆仓,采集甲烷-空气预混气体的火焰结构、火焰传播速度和爆燃压力等参数。实验结果表明:甲烷-空气预混火焰出现了Tulip火焰结构;消爆仓内放置的抑爆环可以减弱管道内火焰传播时的湍流程度,有效降低了火焰传播速度;实验工冴下气体爆燃压力时程曲线均有相似变化趋势,且相同条件下布设消爆仓可以明显衰减"外部爆炸"和"火焰振荡加剧湍流"产生的压力峰值。     

应用隔板式定容燃烧弹的甲烷-空气混合气射流引燃研究

在定容燃烧弹内添加带孔横隔板实现甲烷-空气混合气的射流引燃,可以达到甲烷-空气混合气快速燃烧的目的。利用纹影法研究了在不同的初始条件下,隔板位置、隔板孔径及隔板孔数等不同横隔板参数,对射流引燃实现甲烷-空气混合气快速燃烧的影响。将有隔板与无隔板条件下,单孔隔板与多孔隔板条件下的实验数据进行对比,结果表明：使用横隔板后较无隔板情况可以提高甲烷-空气混合气的燃烧速率;在文中实验条件下的隔板式定容燃烧弹中,横隔板在中间位置时主燃烧室最易发生燃烧现象;甲烷-空气混合气的燃烧压力峰值随横隔板孔径和孔数的增加呈现先增加后减小的趋势,燃烧压力峰值出现时刻随横隔板孔径和孔数的增加而提前。     

管道中瓦斯爆炸特性的数值模拟

应用计算流体动力学软件AutoreaGas定量研究了管道中瓦斯爆炸特性。分析了不同初始压力、初始温度、障碍物形状、尺寸及空间位置等条件对管道中瓦斯爆炸超压及火焰速度的影响。研究结果表明:初始温度和初始压力对爆炸峰值超压有一定影响,初始压力越高超压越大,而初始温度越高超压越小,并且变化呈近似线性关系;火焰速度变化不大;障碍物对爆炸过程有显著影响,障碍物在管道中间比在两侧影响大,平板障碍物比长方体和圆柱体障碍物影响大,长障碍物比短障碍物影响要大。     

初始压力对TNT密闭空间爆炸温度的影响

为研究密闭空间内初始压力对TNT炸药爆炸温度的影响,采用真空爆炸罐测试系统,开展了不同初始压力条件下0.5kg和1kg药量TNT内爆炸温度试验研究,对测试所得的温度峰值、峰值到达时间、温度变化趋势进行了分析。结果表明:初始压力相同条件下,爆炸温度峰值与药量成正比;同等药量条件下,爆炸温度峰值、峰值到达时间及温度上升速率随初始压力的下降而增加,峰值后的温度下降速率随初始压力下降而减小;随着压力的降低,1kg TNT和0.5kg TNT爆炸温度峰值的比值呈线性减小,当初始压力不同时,小药量TNT的爆炸温度峰值可大于大药量TNT的爆炸温度峰值。     

填充密度对球形非金属隔片抑制丙烷爆炸性能的影响

为了研究球形非金属隔片填充密度与其抑制丙烷爆炸性能的关系,利用自主设计的定容燃烧弹并结合高速纹影技术,在不同丙烷-空气当量比(1、1.5、2)下,对不同球形非金属隔片填充密度(21.9,38.7,45.1 kg·m-3)下的丙烷-空气预混气体进行爆炸试验.分析了不同丙烷-空气当量比下,球形非金属隔片的填充密度对缸内最大爆炸压力、热损失、火焰尖端速度、火焰传播特征以及湍流的影响.结果表明:球形非金属隔片对丙烷爆炸压力有抑制作用,但对火焰传播过程有促进作用;球形非金属隔片填充密度为45.1 kg·m-3时,各个丙烷-空气当量比下缸内最大爆炸压力降低率与热损失均达到最大,火焰尖端速度峰值和两点之间最大速度差以及湍流增强系数相对较小,抑爆效果最好.     

不同掺氢比对PRF燃料预混层流燃烧的影响

为了对掺氢汽油机缸内预混湍流燃烧过程进行更深入的研究,通过反应系数变异分析,优化了掺氢PRF燃料燃烧的化学反应动力学简化机理,采用CHEMKIN软件的Premixed模块,建立并验证了掺氢PRF燃料的预混层流燃烧模型,并在此基础上研究了掺氢对PRF燃料预混层流燃烧过程的影响.研究结果表明,掺氢促进了庚烷与异辛烷的脱氧反应及自由基H、OH的链锁反应,加快了相同初始压力温度以及化学当量比条件下PRF燃料的层流燃烧速度;此外,掺氢增加了NO的排放,但可以有效减小CO_2的排放.