不同头部间距下三头部燃烧室点火过程研究

为了探讨不同头部间距对某型航空发动机燃烧室点火过程中火焰传播特性的影响,建立三头部燃烧室燃烧试验系统,开展流动与点火过程中火焰传播特性、头部间距对周向点火过程影响规律的实验研究.研究表明:燃烧室的周向点火过程具有阶段性,在初始火焰发展阶段,火焰首先顺着流线方向传递,待燃烧强度增大到一定值时,火焰才开始向其他区域延伸;在相同工况下,头部间距较小时,相邻旋流器之间的局部回流区相互影响增大,油气掺混效果增强;随头部间距增加,流动因素对火焰传播的作用减小.     

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

航空发动机单头部低污染燃烧室试验研究

对航空发动机单头部矩形燃烧室进行了污染排放试验。设计了满足CAEP标准的燃气取样分析系统以及单头部燃烧性能试验系统,研究了单头部燃烧室不同的进口油气比对污染物排放和燃烧效率的影响规律。试验结果表明:在给定进口空气压力、进口空气流量和进口温度的条件下,随着进口油气比的增大,单位质量燃油产生的CO、NO和未燃碳氢均降低;而NO体积分数由于燃烧温度的增加越来越大;燃烧效率越来越高,燃烧更充分。     

甲烷二次燃烧火焰传播速度的数值模拟研究

二次燃烧是常见热力设备和高速推进燃烧室内的重要现象,但目前对二次燃烧的研究较为匮乏。为了研究当量比、甲烷添加量对二次燃烧自点火火焰传播速度的影响情况,论文利用CHEMKIN软件中火焰速度反应器模拟研究了向不同当量比(0.3~0.9)甲烷/空气一次燃烧产物中添加不同量(摩尔分数0.02~0.24)甲烷时的自点火火焰传播速度。研究表明当量比主要是通过影响尾气温度和一次燃烧产物中富余氧气来影响火焰传播速度,而甲烷添加量会影响二次燃烧时局部当量比,局部当量比在1附近时火焰传播速度最大。     

以天然气为燃料的燃气轮机燃烧室燃烧场数值模拟

某燃气轮机以天然气为燃料,对其燃烧室燃烧流场进行数值模拟,得到典型工况的速度场、温度场、CO2分布,总结了燃烧室出口温度不均匀度、燃烧效率的变化规律。结果表明:旋流器的导向作用明显,在火焰筒头部出现了明显的回流区,有利于火焰稳定;随着工况升高,燃烧室出口平均速度增大、CO2质量分数增大,燃烧效率提高;燃烧室出口温度分布均匀,掺混孔的掺混效果较好。     

煤粉云火焰传播特性实验研究

煤矿开采中存在煤粉爆炸的重大安全隐患,本实验主要研究煤粉云的火焰传播,为预防和控制煤粉爆炸事故提供理论依据.实验采用粉尘云点火装置对煤粉在燃烧玻璃管中进行试验,通过改变煤粉云浓度探讨其对煤粉云火焰传播过程的影响,并利用高速摄影记录煤粉火焰传播过程.结果表明,点火电极在点燃煤粉云后,火焰沿着玻璃直管管壁竖直传播,火焰在传播过程中发出明亮的黄光并在玻璃直管上端端口形成蘑菇云状的火焰.当煤粉云的浓度为250 g/m3时,其燃烧时间远远小于浓度为500 g/m3和750 g/m3时的燃烧时间.当浓度分别为250 g/m3、500 g/m3和750 g/m3时,其火焰前锋阵面最大传播速度分别在100 ms、353 ms和310 ms时达到相应的最大值1.51 m/s、2.00 m/s和1.61 m/s.火焰前锋阵面达到最大速度的时间和火焰传播的最大速度随浓度的增加先增大后减小.     

点火式LPG发动机数值模拟与仿真分析

针对点火式LPG发动机进行了缸内燃烧过程的三维数值模拟,研究了LPG发动机在稀燃状态下的燃烧特性。使用FIRE软件,分析了点火提前角、压缩比以及燃烧室结构对LPG发动机燃烧过程中缸内、温度、累积放热量、已燃燃气质量分数以及NO质量分数等参数的影响,探索出对LPG发动机燃烧过程的影响规律,为LPG发动机设计以及性能试验研究提出方向性的建议。     

贫油直喷燃烧室回火的数值研究

针对燃烧稳定性中的回火问题,对贫油直喷燃烧室的回火特性进行了研究.燃烧中的回火指的是火焰从燃烧室传入到了预混区中的这样一种现象,它包含了声波、湍流、燃烧之间的复杂的相互作用,是燃烧研究中的关键问题之一.利用Fluent中的混合分数/PDF平衡化学反应模型对贫油直喷燃烧室进行了大涡模拟,分别计算了冷态和热态下的流场,捕捉了贫油直喷燃烧室内回火的动态过程,其中亚格子模型采用WALE模型,燃油射流采用离散相模型.研究结果表明,大涡模拟能够较好地反映流场分布情况,贫油直喷燃烧室内存在中心回流区,模拟结果与实验结果吻合较好;贫油直喷燃烧室中的回火发生在中心流区域,回火时,中心回流区向上游移动,这促使了火焰的向上游传播,并最终导致了回火的发生.     

预混甲烷/空气激光等离子体点火火焰传播与发展过程研究

基于平面火焰燃烧器设计并搭建了层流甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火系统,研究了甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火火焰传播与发展过程,发现将激光聚焦在层流火焰与扩散火焰交界面时点火成功率更高。通过大量重复性实验,获得了不同点火位置、当量比、入射激光能量下激光等离子体点火的成功率,发现贫燃、高激光能量更利于稳定燃烧火焰的形成。利用高速摄影技术获得了不同点火条件下火焰前沿位置随时间的变化规律,对火焰吹熄现象进行了研究,发现提高预混燃气当量比、增大入射激光能量能够降低火焰吹熄概率。     

点火位置对射流点火发动机燃烧特性的影响

射流点火可以有效提高发动机燃烧效率,抑制爆震,预燃室内部火花塞的点火位置对于点火成功率以及燃烧效果有较大影响。采用CFD仿真的方法,研究了被动式射流点火发动机预燃室内部火花塞点火位置对发动机缸内燃烧过程的影响,得到以下结论：适当的将预燃室内火花塞点火位置靠近预燃室喷孔可借助高湍动能气体实现火焰的加速传播;在气流作用下,火焰首先向预燃室末端传播,可减少高温燃气喷射前预燃室向主燃室回流的未燃混合气,提高预燃室内混合气的累计放热量,预燃室内可燃混合气累计放热率最高可提升14.9%。