催化重整反应对层流火焰传播速度的影响

通过对冲火焰实验台测量了不同当量比下的甲烷与空气的预混气和经预催化后的预混气的层流火焰传播速度。结果表明，当甲烷和水蒸气经过催化重整反应后，预混气的火焰传播速度明显提高。同时，反应产生的氢气还扩展了甲烷的火焰传播界限（贫限）。此研究从实验角度证明催化重整反应产生的氢气对烃类燃料的火焰传播和稳定均有积极的影响。     

有催化重整反应时热球点燃预混气的理论研究

进行了催化性热球和非催化性热球点燃静止ＣＨ４和水蒸气预混气非稳态问题的计算研究,并与实验结果对比。热球表面平行地生成ＣＯ、ＣＯ２以及相应的Ｈ２;同时空间还存在ＣＨ４、Ｈ２和ＣＯ的氧化反应。实验和计算结果都表明,与传统的氧化反应同步发生的催化重整反应所生成的少量Ｈ２大大降低了着火温度,Ｈ２的高反应率和高扩散性对着火有显著影响。     

层流预混滞止火焰结构及传播速度实验研究

火焰传播速度反映了火焰和燃料燃烧的基本特性,但火焰传播比较复杂,受流动,传热以及化学反应等众多因素的影响,在实际的系统中,无法得到理想化的平面燃烧波,而利用平面滞止火焰可外推得到零位伸率下的火焰传播速度,即理想层流火焰传播速度。在建立稳定的层流预混滞止火焰的基础上,用激光多普勒仪测定了滞止流动的速度分布,得到了火焰结构的一些特征,并根据同一空燃比下不同位伸率与当地火焰传播速度的关系,获得了理想层流     

层流预混火焰传播速度与火焰稳定传播界限的测定

采用本生灯法和直管法测定了液化石油气（LPG）、甲烷与氢燃料质子交换膜燃料电池（PEMFC）阳极尾气与空气的三种不同浓度混合气的层流火焰传播速度。此外,对三种不同浓度可燃混合气火焰的稳定传播界限也进行了测定。实验结果为多燃料燃烧器的开发提供了设计依据。     

应用图像处理技术进行预混层流火焰传播速度的在线测量

利用图像处理技术，根据层流预混火焰稳定燃烧的条件结合预混火焰燃烧模型，设计了火焰传播速度在线实时测量系统，通过图像采集在线获取火焰的静态图像，然后自动对图像进行滤波，边缘提取，再进行计算得到火焰传播前沿面积，在线算出火焰传播速度，这种方法具有非接触式测量的优点，利用它不仅可以测量层流预混火焰的传播速度，同时还为层流火焰的燃烧机理的研究提供一种直接的手段．     

层流预混滞止火焰结构及传播速度的数值模拟

在考虑了甲烷与空气燃烧过程中１７种分子、原子和基团的４６个基元反应的基础上,采用数值模拟方法求解了甲烷层流滞止火焰结构,给出了各种组分与温度的空间分布,计算了不同拉伸率下的甲烷滞止火焰的传播速度,导出了层流预混火焰的传播速度。     

磁场对预混火焰特性的影响

通过对磁场影响预混火焰特性的研究，发现磁场的作用能够改变预混火焰的燃烧特性，使火焰的温度升高，同时火焰的直径也会增加，而火焰的高度有所降低．由此可使人们更精确地了解实际火灾过程中火焰的燃烧特性，掌握火灾的特点，为减灾和灭灾提供有益的参考．     

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。     

少量H2对预混气着火的影响

对含有两种燃料气（Ｈ２和ＣＨ４）的预混气在热棒前驻点处的着火进行了研究,并与实验结果进行对比。ＣＨ４和水蒸汽首先在加热炉中发生催化重整反应,生成少量Ｈ２,再与空气预混后,在试验段出口处被热棒点燃。实验和计算结果都表明,Ｈ２的高反应率和高扩散性对着火有显著影响,大大降低了着火温度。据此提出了一种新的计算等效总体反应率的方法,同时采用热棒表面处的当地Ｄａｍｋｏｈｌｅｒ数的梯度替代传统的温度梯度作为着火判据。     

优先扩散对相互作用的紊流预混氢-空气火焰燃烧率的效率

利用精细化学工艺过程直接数字模拟法研究2维紊流中双生预混氢一空气火焰上游的相互作用,主要目的是测定相互作用各阶段中火焰图对总燃烧率的效应,改变对称的富一富至贫一贫相互作用的当量比值可计算出优先扩散效应.试验结果表明,对于响应紊流的局部焰锋与先前对于层流预混火焰的理解是一致的。在该火焰中富预混火焰在负变形或曲率处变为强化,同时对于贫预混火焰已发现有相反的响应。优先扩散对相互作用的紊流预混氢-空气火焰燃烧率的效率@邵本逑     

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。     

表面催化重整反应对热棒点燃预混气影响的理论分析

对CH4、水蒸汽和空气的预混气在涂有催化剂的热棒表面的着火进行了计算分析,并与实验结果作对比。实验和计算结果都表明,该催化剂使重整反应能够在较低温度下(200-500C)发生,产生少量H2。由于H2的高反应率和高扩散性对预混气性质育显著影响,大大降低了着火温度。对于改善烃类燃料的掺水燃烧有重要意义。传统的催化燃烧是用贵金属催化剂直接催化氧与燃料间的氧化反应,降低着火温度。与其不同,采用廉价含稀土的镍催化材料,催化燃料与水蒸汽的重整反应,使之在固体表面生成H2,利用H2来改善燃烧,是一种“间接”的催化燃烧。     

煤油催化重整可燃燃气发生器的试验研究

设计了新型煤油催化重整燃气发生器,在较大油量和较高压力情况下,进行了一系列相关参数的影响试验.试验结果表明:在催化温度较高、头部余气系数保持在0.6-0.8时,其出口燃气温度为400-700℃,可燃气体成分占15%～30%,氢气体积分数最高可达16%,从而可为超燃冲压发动机提供良好的高温含氢可燃燃气,有利于超燃室内的点火和稳定燃烧.     

格子Boltzmann方法模拟层流对冲预混火焰

运用格子Boltzmann方法对气体燃烧进行了模拟,其中包括了对流、扩散和反应等过程．在模拟中假设化学反应对流场没有影响,因而流场、温度场和组分场没有相互耦合,可以分别用LB方程进行求解．选择层流对冲火焰作为对燃烧的基础计算模拟．该模型的几何特征是有两个相对的相同燃烧喷口喷出燃料与空气的混合气体,而形成稳定的流场．计算结果与传统的Navier—Stokes方法计算得到的结果进行了对比,结果能够较好地吻合,说明格子Boltzmann方法可以对燃烧进行模拟．     

催化重整反应对柴油掺水燃烧中着火的影响

研究了催化重整反应对柴油掺水燃烧中着火温度的影响,以及有无催化重整时,着火温度的变化,从实验结果中可看出催化重整反应对乳化柴油着火有显著的影响,能够显著降低着火温度。详细介绍了实验的装置、过程及结果,并对实验结果进行了解释和分析,最终得出催化重整反应能够降低乳化柴油着火温度的结论,并提出了催化重整能够发生的两个必要条件。     

体积力场对预混火焰面形状的影响

介绍了一种在燃烧场中产生大于1g体积力的实验系统,分析了影响体积力场的因素．利用实时摄像的方法,研究了在燃烧过程中体积力对预混火焰面形状的影响．结果表明,高温烟气在体积力场中的浮力效应,使火焰面向与体积力相反的方向弯曲、偏转．体积力增加将导致火焰面变形程度增加,并导致燃烧过程不稳定,以致发生熄火．气流的射流角不同,体积力对火焰面的影响效果不同,火焰面会发生弯曲、拉伸或压缩．当射流角为负值时,火焰容易发生吹熄．