合成气稀释旋流扩散火焰稳定性研究

通过激光诱导荧光(PLIF)和照相等方法研究了合成气稀释旋流扩散燃烧特性。研究了空气、燃料旋流强度及它们相互配合对火焰稳定性的影响,发现燃料空气反向旋流情况中在扩张段出口上方具有较高的OH浓度,说明这种流动组织方式加强了初始阶段的混合,强化了化学反应,从而有利于燃烧的稳定;在所实验的范围内,强化空气旋流和燃料旋流都起到稳定燃烧的作用;在燃料和空气出口附加扩张段能起到稳定火焰的作用,在一定范围内,扩张段张角对火焰形态影响较大,扩张段张角小,火焰细长,扩张段张角大,火焰粗壮。     

带有氮气稀释的合成气火焰的实验研究

以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受氮气稀释作用的影响,但由于H2的存在,实验工况范围内的氮气稀释量下,合成气火焰仍能...     

CO2稀释对合成气扩散火焰中氮氧化物生成排放特性的影响

为揭示合成气燃烧过程中氮氧化物的生成机理和抑制措施,利用详细化学反应机理动力学模型研究了CO2稀释对合成气对冲扩散火焰中氮氧化物生成的影响,结果表明:随着合成气成分的变化及稀释剂CO2的添加,扩散火焰结构及不同NO生成机理对总NOx排放的贡献发生显著变化;低火焰拉伸率下主要表现为热力型NO,但在高火焰拉伸率下,因CH4存在,使总NO生成高于不含CH4的合成气;随CO2稀释剂的添加,NOx的排放指数EI<,NOx>呈单调下降趋势,并且稀释空气的效果优于稀释燃料的效果.     

稀释合成气微混合燃料喷射燃烧火焰特性研究

研究了耦合CO2稀释和微混合燃料喷射燃烧的火焰特性.结果表明:耦合CO2稀释和微混合燃料喷射燃烧是一种降低合成气扩散火焰NOx生成量的有效途径;实验范围内排放的NOx质量浓度一般低于2mg/m3,排放的CO质量浓度低于10mg/m3,排放的CO质量浓度随火焰热功率的增大而降低;燃烧器出口温度、壁面温度和喷嘴出口温度等均随火焰热功率的增大而升高.     

蒸汽稀释均匀性对天然气扩散火焰污染物排放特性的影响

采用数值模拟与实验相结合的方法进行蒸汽稀释均匀性对天然气扩散火焰污染物排放特性影响的研究。建立化学反应网络模型,通过零维模拟研究天然气/蒸汽掺混不均匀度对CO、NO_x生成的影响规律。利用某天然气扩散燃烧器,实验研究蒸汽稀释比和稀释均匀性对天然气扩散火焰结构和污染物生成的影响。结果表明,蒸汽稀释均匀性对火焰结构影响较小,但增强稀释均匀性后反应区OH峰值信号强度减弱,NO_x、CO均呈下降趋势。     

不同空气稀释剂对合成气扩散火焰NO_x生成特性的影响

针对合成气燃烧中NOx的生成机理,以结构简单的对冲火焰作为研究对象,利用化学反应动力学模型研究了不同稀释剂对火焰特性、自由基浓度及NOx生成的影响.结果表明:3种稀释剂降低NO排放效果的顺序为:CO2＞H2O＞N2,少量的CO2或H2O稀释空气时能有效地降低NOx排放;稀释剂量的增加对合成气中是否存在CH4时的影响趋势基本一致;合成气中CH4的存在降低了火焰温度和热力型NO生成,促进了快速型NO的生成;火焰拉伸率的提高使火焰温度和NO的生成降低.说明采用CO2和H2O稀释空气能有效抑制NOx的生成.     

CO2稀释及合成气构成对预混燃烧特性的影响

用CO2代替N2作氧化剂的稀释气体不但可以减少NOx的排放,还能有效回收利用CO2.CO2具有与N2不同的物理、化学性质,通过对合成气与不同CO2稀释程度氧化剂的预混燃烧计算发现,CO2体积分数的增加会降低火焰温度进而降低燃烧速度,增加化学反应滞留时间.通过对贫燃拉伸火焰的研究发现,在CO2稀释氧化剂环境下,合成气中H...     

扩散燃烧流场测量的PIV应用研究

为了研究燃烧火焰结构及其内部流动状况,考察其在燃烧喷嘴前回流区冷态试验模拟中和实际燃烧状况下的差别,利用二维粒子成像速度仪(PIV)对带钝体燃烧器中的丙烷／空气扩散燃烧的流场进行了测量,实现了火焰内部流动的可视化．通过对热态流场与相应冷态流场的对比分析表明,在复杂燃烧中冷态流场模拟与实际燃烧过程中的流动存在较大差别,实际燃烧中的流动状况变得紊乱,回流区在长度和宽度上都明显增大．     

燃料稀释对富氧空气/甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响

本研究的目的是揭示富氧燃烧过程中的氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx抑制机制机理。文中以对向流扩散火焰为对象,利用详细的基元反应动力学模型研究了燃料稀释对富氧空气／甲烷扩散火焰中氮氧化物生成的影响,稀释剂为N2或CO2。结果表明,随着燃料中稀释组分浓度的变化,火焰结构和NO生成的决定机理显著变化;同时发现,随稀释剂CO2浓度增大,NO的排放指数EINO(Emission Index of NO)单调减少,随稀释刺N2稀释时EINO存在最大值。     

内燃机缸内流场的全场测试实验研究

传统的单点测量技术只能获得流场中某一点的瞬时流速，对于非稳态的内燃机缸内流场，这显然是不够的。本文将粒子图像测速技术用于研究内燃机缸内流场，可以测定某一瞬时的缸内流场全场流速分布。开发成功的实验装置可模拟四冲程发动机的缸内流动，并适合于用粒子图像测速技术来测定缸内及燃烧室内的流场。实验系统采用短间隔多脉冲激光，使照相底片曝光来拍摄流场照片，然后用ＰＩＶ照片分析处理系统对其显微放大，直接读取示踪粒子的位移，使粒子像对的判别更准确容易。实验结果表明，这种实验系统是可行而实用的。     

第四代DLE燃烧室流场特性研究

参照西门子的第四代干式低污染(Dry Low Emissions,DLE)燃烧室,设计了模型燃烧室,通过激光粒子图像速度仪(Particle Image Velocimetry,PIV)测量技术,对燃烧室头部出口流场进行了实验研究,分析了头部结构变化和入口空气流量变化对流场特性的影响。研究结果表明:两个主旋流器的旋流方向组合对燃烧室头部出口的流场特性有着很大影响;预混室RPL (Rich-Pilot-Lean)段的流量变化主要影响旋流器中轴线附近的轴向回流速度;入口空气流量变化对流场的影响主要表现在速度值上,但对速度变化趋势没有太大的影响。     

Experimental Investigations of the Flow Field Structure and Interactions between Sectors of a Double-Swirl Low-Emission Combustor

In this paper, the flow field characteristics of a double-swirl low-emission combustor were analyzed by using Particle Imaging Velocimetry(PIV) technology in an optical three-sector combustor test rig. The interactions between sectors and the flow field structure were explained. The results illustrated that there was a big difference between the flow field structures of the middle sector and the side sector under the same pressure drop, which was mainly induced by the interactions between sector...     

丙烷/空气扩散火焰流场的PIV试验研究

为了研究燃烧火焰结构及其内部流动特征,利用粒子成像速度仪(PIV)对丙烷/空气扩散燃烧的流场进行了测量。并进行了冷、热态流场的对比,结果分析表明:热态回流区的速度明显的增大,回流区中心位置稍偏下,速度梯度大,更紊乱,并且沿轴向速度衰减慢。     

半开式离心泵内部流场的数值模拟研究

采用标准k-epsilon,SST以及DES 3种湍流模型对小流量工况下半开式离心泵的流量-扬程曲线和内部流场进行了数值模拟。为了验证模拟结果,应用二维粒子图像测速技术(PIV)对离心泵的内部流场进行了实验测量。研究证明:对于半开式离心泵流量-扬程曲线的预测,3种数值方法都能比较准确的进行预测;而对于内部流场的预测,标准k-epsilon和SST湍流模型不能得到准确全面的结果,而DES方法则可以较为准确的预测出内部流场细节。     

高压共轨燃油喷雾PIV测试研究

对所获得的高压共轨燃油喷雾PIV测试图像进行了处理及分析,获得了喷雾表面波动结构、表面分裂雾化、分裂长度、喷雾局部涡旋等定性分析结果,使用PIV测试系统分析软件INSIGHT进一步处理喷雾图像, 获得了喷雾场液滴速度等信息。     

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.     

大加速度场中层流扩散火焰流场的数值计算

通过对大加速度场中层流燃烧室流场的数值计算,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型,对控制方程组进行离散,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序。在调试成功的程序上对甲烷和空气在大加速度场中的扩散燃烧过程进行了数值模拟。计算结果表明,沿燃烧室轴线方向的均匀大加速度场会对扩散火焰的速度场和温度场等产生明显影响。一方面使得燃料与空气的扩散混合过程得到强化,扩散火焰的形状变短变粗,火焰面温度升高．因而能够提高其燃烧速度;另一方面,由于浮力作用驱动高温气流的流动方向与燃料射流的方向相反,将形成一种不稳定的流场结构,并同时诱发燃烧过程的不稳定。