预混湍流火焰的根部脉动特性

采用平面激光诱导荧光的测试方法捕捉本生灯预混湍流火焰的瞬态形态,重点分析火焰根部的脉动特性及其对火焰稳定的影响.采用挡环和多孔板式湍流发生器,分别形成边界层湍流和位势流湍流.实验结果表明,对于这两种湍流发生器,射流火焰根部的脉动幅度都随来流速度的增大逐渐增强;增大湍流发生器的特征尺寸或者降低混气当量比,都会加大火焰根部的脉动幅度.挡环尺度的影响则表明了临界尺度的存在.当挡环尺度小于临界尺度时,火焰根部的脉动不利于火焰的稳定,即随着挡环尺度的增加,火焰吹熄速度降低.而当挡环尺度大于临界尺度时,随着挡环尺度的增加,吹熄速度变大.因此湍流的产生区域对火焰吹熄速度有着重要影响.     

采用考虑详细化学反应机理的火焰面模型模拟湍流扩散火焰

采用详细的甲烷氧化化学反应动力学机理(GRI-Mech3．0)对不同拉伸率条件下的拉伸层流扩散火焰面结构进行了数值计算，建立了一个包含一系列拉伸层流火焰面结构的火焰面数据库．将这些层流火焰面结构和美国Sandia国家实验室测得的湍流扩散火焰(FlameD)的平均火焰结构进行了对比，发现层流火焰面所覆盖的范围基本包含了所考虑的湍流火焰中不同位置的平均火焰结构，这表明火焰面模型是合理的．然后，采用火焰面模型对该湍流扩散火焰进行了数值模拟并和实验数据进行了比较，考察了火焰面模型的精确程度和模拟深度.     

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...     

基于二阶矩封闭湍流模型的非预混湍流火焰的数值模拟

应用二阶矩封闭湍流模型进行了湍流非预混钝体稳定火焰数值模拟的研究.应用LRR-IP模型,JM模型,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型等二阶矩封闭湍流模型,进行了钝体稳定火焰数值模拟的研究.对于复杂的钝体稳定火焰,一些模型无法给出令人满意的结果,而且不同模型的结果差异很大.在研究中,湍流燃烧模型采用了化学平衡模型和假设PDF模型.研究结果表明,对于钝体稳定火焰,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型要优于其他几个二阶矩封闭湍流模型.     

湍流扩散火焰中对基于混合分数的湍流燃烧模型的数值研究

根据条件矩模型(CMC)和小火焰面模型在模型构建上的相似,针对具有不同大小雷诺数和湍流-化学相互作用特性的非预混湍流射流火焰,对这两种模型进行了数值研究和比较.湍流燃烧模型采用Lagrangian型非稳态小火焰模型(LFM)和径向加权积分的CMC模型,而在H2/N2火焰的数值研究中还考虑了稳态小火焰模型的数值模拟结果....     

不同扩散效应下一维湍流模拟氢气-空气射流的扩散火焰

应用一维湍流模型（ODT）来研究湍流射流氢气．空气扩散火焰,研究过程中采用详细化学反应机理和多分量输运属性．对于火焰长度、主要燃烧产物及温度的预测较好地符合了实验结果．ODT模拟结果产生了较高的近场扰动．提出了一种旨在通过修改涡事件选择过程从而提高ODT模型精度的新观点．在模拟中检验了微分扩散效应,结果显示当前火焰中存在着显著不同的扩散效应．     

甲烷扩散火焰空间拟序结构三维运动研究

提出了基于高速立体视觉的湍流火焰三维运动特性分析方法,该方法首先利用双视角立体镜,使单个CCD靶面同时获得两个不同角度的火焰图像,通过标定得到摄像机参数,最后基于双目视觉理论的三维重建方法获得火焰内部漩涡结构的三维分布及其扩散速度.通过实验重建了甲烷预混火焰中漩涡结构的三维分布及速度场,计算结果表明,由于燃烧速度的径向分布不均匀以及气流受热的膨胀作用,使得火焰面在靠近边界处向外弯曲.     

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。     

小尺度湍流对近极限非预混火焰熄灭极限的影响

基于比拟理论(analogy theory),本文研究了小尺度湍流引发的传热传质增强作用对湍流非预混火焰熄灭极限的影响.结果表明:小尺度涡的传热传质增强作用使湍流非预混火焰层厚度增厚,火焰温度降低,火焰层内活性自由基H和OH的摩尔分数降低.化学反应时间和停留时间都随湍流强度增加而增加;但在同一湍流强度下,不同燃料浓...     

基于深度学习的甲烷高压射流湍流燃烧火焰图像处理方法研究

基于定容弹开展了高压天然气(甲烷)射流燃烧光学测试,并分别运用深度学习方法和边缘检测算法进行了图像处理。对比结果表明,由于图像中存在射流、火焰差异大的图像识别目标,边缘检测算法无法较好识别射流和火焰,该算法适合于单一目标的火焰图像处理。深度学习方法可识别射流湍流燃烧火焰轮廓,有效地获得射流湍流燃烧火焰前锋面发展位移及火焰传播速度,该方法适用于多个目标的火焰图像处理。根据深度学习图像处理结果表明:当高压甲烷射流接触预燃球形火焰时,火焰由稳定层流速度(<3 m/s)快速上升,最大火焰传播速度高达300 m/s,形成湍流火焰,火焰沿射流方向快速向前发展,火焰面积增加。随着射流和点火时间间隔的增加,最大火焰传播速度线性下降。     

基于高速立体视觉系统的粒子三维运动研究

气固两相流中固体粒子三维运动轨迹是研究气固两相耦合关系、分析不同大小粒子分布和运动规律的核心参数,也是研究湍流涡结构作用力、边界层效应的一个重要依据.为此建立了微秒级单相机双视角三维流场成像系统,由单摄像机CCD靶面上同时获取的2个不同角度的两相流图像,通过粒子模式识别算法及粒子三维坐标的逆向投影重建算法,重建了两相流中固体粒子团的三维结构,并在此基础上提出了基于立体视觉原理的三维颗粒轨迹重建模型.     

基于LHS法的三维随机裂隙网络数值模拟及渗流分析

为分析裂隙渗流系数的影响因素,基于拉丁超立方抽样(LHS)法,对岩体内裂隙的几何参数进行抽样模拟,提出了一种改进三维随机裂隙网络生成算法。利用C++语言编制程序,实现三维裂隙网络的生成,通过与Monte Carlo法生成的三维裂隙网络进行对比分析,验证了LHS法生成的三维裂隙网络稳定性好、精度高,为解决Monte Carlo法抽样样本坍塌问题提供了一种新思路。并基于LHS法生成三维裂隙网络,借助离散裂隙网络渗流程序进行渗流分析。结果表明,裂隙岩体的渗透系数随裂隙尺寸及裂隙密度的增加而增加,当裂隙尺寸及裂隙密度达到一定量级时,裂隙岩体内会形成贯通的裂隙簇,裂隙岩体渗透系数将急剧增加。