湿空气非预混火焰的稳定性

利用粒子图像测速技术对钝体后的湿空气回流非预混燃烧火焰流场进行了测量,研究湿空气燃烧火焰的结构特性,以及水蒸气的加入对火焰稳定性的影响,得到湿空气燃烧火焰的稳定性区域图.通过对比湿空气燃烧和普通燃烧火焰转变的临界值,发现湿空气燃烧回流火焰向过渡火焰转变时,燃空速度比的临界值比普通燃烧的低16%~22%,而发生局部熄火时的临界值与普通燃烧时的相比至少低25%.分析表明,湿空气火焰不稳定性主要是由于环流湿空气动量的减少引起的,另外稀释作用和化学发应的影响导致氧原子含量降低也是不稳定的一个原因.     

多孔介质中预混火焰燃烧速率的预示

本文提出了一种预估多孔介质中预混火焰燃烧速率的方法。在构成气，固两相合一模型的基础上，用光学厚极限条件下的扩散近似法简化其中的热辐射项，从而由基本能量方程导出计算火焰传播速度的迭代关系式，其中包含综合多孔介质传导和辐射的等效导热系数。然后应用此数值迭代法，分别计算出在多孔泡沫陶瓷中层流预混火焰及无多孔介质存在的自由火焰的燃烧速率。     

旋流非预混火焰长度的实验研究与理论预测

在旋流非预混燃烧条件下,测量了变燃料量和变燃烧室压力工况下的火焰长度。采用基于直喷射流火焰建立的Fr模型、Fr_f模型及无量纲热释放率Q~*模型对火焰长度进行预测,将预测结果进行旋流修正后与实验结果进行比较。结果表明:随着燃料量的增大,火焰长度增大,这是由于形成火焰表面所需的空气卷吸增强所致;而随着压力的增大,火焰长度减小。3个模型的旋流修正结果均准确地预测了火焰长度的变化趋势,其预测值均高于实验值,预测值分别是实验值的1.2倍、1.7倍及1.3倍。基于3种模型,将实验数据进行拟合,得到新的关联式,提出了一种基于雷诺数的计算方法。     

多孔泡沫陶瓷中预混火焰燃烧速率的试验研究

本文对在多孔泡沫陶瓷中的甲烷／空气预混燃烧的燃速特性进行了实验研究，用一专用燃烧器对两种材质不同孔径尺寸的多孔介质分别测定了它们的预混燃烧速率。所得结果表明，其燃速与层流无多孔介质的自由火焰相比有显著的提高，并且受到材质和孔径大小的影响。同时，当量皆可燃稳定上下界限也有相应扩大。     

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     

磁场强度对层流预混火焰燃烧过程中NO_x生成特性的影响

以液化气层流预混火焰为实验研究对象。搭建了燃烧试验台,并在火焰两侧施加放电磁场,测定磁场强度,并测量了电磁场中层流预混火焰燃烧温度和NOx浓度,分析了在不同磁场强度下层流预混火焰燃烧特性及NOx生成特性。结果显示,在电磁场的作用下,火焰温度升高、直径略微增加、高度有所降低,同时电磁场降低火焰中N、HCN、CN等离子和离子团与氧的碰撞几率,导致NOx浓度下降,最大下降为2.998 mg/m3。     

障碍物结构对管道中预混火焰加速的影响

在一端封闭、一端开口的火焰传播管中均匀布置障碍物,研究了障碍物结构对管道中预混火焰传播的影响。结果表明,由于障碍物的扰动,火焰不断加速,在阻塞比相同的条件下,最终的火焰稳态速度与障碍物的形状和间距基本无关,其中障碍物间距仅仅影响火焰的加速速率,在障碍物间距约等于火焰传播管内径（W/D≈1.0）时,平均火焰速度达到最大值,火焰到达稳态传播的距离最短。同时,本文用一维简化模型模拟了火焰在障碍物管道中的加速过程,计算结果与实验测试结果在定性上比较吻合,说明在管内火焰速度较低的情况下,用一维可压缩流动近似处理能初步揭示管内火焰的加速机制。     

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     

贫燃预混旋流火焰的燃烧不稳定性

在低污染模型燃烧室上,从实验角度研究了常温常压下贫燃预混旋流火焰燃烧不稳定性.主要着眼于当量比、旋流数和掺混段结构对于燃烧不稳定性的影响.结果表明,当量比对燃烧的稳定性具有重要影响,随着当量比的提高,燃烧经历了稳定-不稳定-极限环,振荡的频率变化不大,而脉动压力幅值显著增大,最终达到极限环状态.旋流强度增大会导致压力脉动增大,进入不稳定的最小当量比降低.实验所采用的开孔掺混方式与开放式的自由混合方式相比,对燃烧不稳定压力脉动有减小的效果.     

分层比对双旋流预混火焰结构和燃烧不稳定的影响

基于双旋流预混燃烧实验系统,采用动态压力传感器、ICCD相机等装置,研究了不同分层比对双旋流预混火焰宏观结构和燃烧不稳定的影响．研究结果表明：随着分层比增大,火焰的主释热区由主燃级下游逐渐移向火焰根部,再逐渐向预燃级下游靠近,旋流火焰张角随之增大,火焰中心界面结构有“W”、“V”和“多褶”3种典型结构;随着分层比增大,火焰由稳定转为不稳定,且主频都在60 Hz左右,振幅先增大再慢慢下降,且在分层比为1.25和1.50时,有明显的不稳定第二频率出现,其大小约等于2倍的不稳定主频．     

基于PaSR湍流燃烧模型的直喷式柴油机火焰举升长度

基于PaSR湍流燃烧模型对直喷式柴油机燃烧过程中的火焰举升(lift-off)长度进行了研究.分析了喷油系统参数(喷油规律、喷孔直径、喷油压力)对火焰lift-of长度的影响.研究结果表明,火焰的lift-of从燃烧初期便开始出现,在随后相当长一段时间内较为恒定,一直到喷油末期火焰lift-of长度才开始发生较大变化.喷油规律、喷孔直径和喷油压力对火焰lift-of长度有较大影响,最后根据计算结果对Musculus提出的火焰lift-of长度的计算公式进行了改进.     

燃烧室形状对燃烧过程的影响研究

针对燃烧室形状对燃烧过程的影响进行了研究,得到了喉口直径对喷雾贯穿距离、索特平均直径(SMD)、湍动能、涡流强度、缸内压力、放热规律以及NO-SOOT的影响规律,并通过三维对比分析了燃烧反应率场、温度场、浓度场以及速度场的变化趋势.分析表明:在本次研究中燃烧室喉口直径的合理范围是100～120 mm.     

烃火焰中的离子及其对燃烧进程的 影响

离子是烃火焰中的重要质点，包括正离子、负离子和自由电子。化学电离是初级正离子和自由电子的主要来源。ＣＨＯ＾＋是烃火焰中最基本的初级正离子，在无氧或富燃火焰中，Ｃ３Ｈ３＾＋是另一种比较重要的初级正离子。初级负离子由中性质点吸附电子而生成。初级离子与中性质点反应生成各种次级离子。正离子对燃烧进程和燃烧产物有重要影响，特别是烃正离子对碳烟和未燃烃的产生起着决定作用。烃正 离子与中性质点发生离子－分子反应     

汽油机富氧燃烧过程火焰传播模型研究

针对汽油机的燃烧特点,研究汽油发动机富氧燃烧技术及燃烧过程中氧元素的作用机理,从燃烧火焰传播速度出发,把进入气缸助燃的空气中氧气的体积分数作为主要因素,建立汽油发动机富氧燃烧火焰湍流传播模型,来反映汽油燃烧的速率和燃烧火焰的传播特征.在Honda G200汽油机上进行了相关试验,结果表明,所提出的富氧火焰传播模型能够较好地模拟汽油发动机的燃烧及动力性能.     

挥发分火焰对碳粒燃烧的影响

建立了球坐标系下传热、传质、化学反应全耦合的煤粉燃烧数值模拟程序．通过煤粉与事先脱除挥发分的焦炭的对比实验及数值模拟,研究了挥发分火焰对碳粒表面一次产物CO火焰的点燃及碳粒燃烧的影响．傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测温实验及煤粉燃烧动态过程的数值模拟结果不仅进一步验证了碳粒着火初期CO火焰所引起的颗粒高温现象,而且给出了挥发分引燃表面反应一次产物CO的直接证据．由于挥发分火焰的引燃作用,碳粒可以在较其非均相着火温度为低的温度下被点燃,阐明了Juntgen提出的联合着火方式的物理本质．     

柴油机喷孔夹角对燃烧过程的影响

本文建立了某四缸增压直喷柴油机的三维模型,研究喷孔夹角α对燃烧过程的影响,分别选取α=140°、α=150°和α=160°三种喷孔夹角模拟计算。研究结果表明:喷孔夹角α对燃油的空间分布影响很大。喷孔夹角α=140°时,过多燃油进入燃烧室底部,略微提升动力性的同时造成NOx和Soot的排放升高;喷孔夹角α=160°时,会造成大量燃油进入余隙容积,动力性下降,NOx和Soot的减少。综合考虑各种因素,本文选取的最佳喷孔夹角α=150°。     

热辐射对富氧扩散燃烧火焰结构和氮氧化物生成的影响

揭示了富氧燃烧过程中的火焰结构和氮氧化物生成机理,针对富氧火焰特性探讨NOx的抑制机理。本文以对向流扩散火焰为对象,利用基于详细的基元反应动力学模型的燃烧数值解析方法研究了热辐射对富氧空气(氧浓度为60％)／甲烷扩散火焰中火焰结构和氮氧化物生成的影响。结果表明,在速度梯度较大时,辐射对燃烧特性的影响可以忽视,当速度梯度K减小到约20s^-1以下,辐射的影响逐渐明显,需要考虑辐射项;同时发现随着速度梯度的减少,总的NO质量生成速率随着速度梯度的下降逐渐增大,在K≈33．3s^-1时达到峰值后又开始下降,直至熄火。     

燃烧室型线对燃烧过程影响的计算分析研究

采用STAR-CD软件对某型高速大功率柴油机的燃烧过程进行了计算分析研究,考虑了缩口、直口、扩口三种燃烧室型线。为了提高计算精度,在计算分析工作前,先利用试验数据进行计算模型系数的标定。最后对计算结果进行了深入的分析,总结了柴油机燃烧室型线对燃烧过程影响的规律。     

柴油机缸内壁面热边界层的测量及燃烧火焰影响的试验研究

为了研究柴油机缸内燃烧火焰对壁面热边界层的影响,根据光学原理,研制开发了贯穿式火焰温度传感器,并进行了实际测量及初步研究。试验及分析表明：贯穿式光纤传感器可以移动地测量缸内沿壁面法线方向任一位置处的火焰温度,较好地用于研究柴油机气缸内燃烧火焰对缸内壁面热边界层的影响。