模拟沼气预混层流燃烧特性的试验研究

在定容燃烧弹上采用高速纹影系统对模拟沼气预混层流火焰的燃烧特性进行研究。模拟沼气为甲烷含量70%～75%和二氧化碳含量25%～30%的混合气。对不同成分的模拟沼气和纯甲烷的燃烧速度及燃烧压力进行了对比分析。研究结果表明,沼气中较高含量的二氧化碳对燃烧有强烈的抑制作用,使沼气的燃烧速度与纯甲烷相比有所下降,并且随着成分中二氧化碳含量的增加,整个燃烧过程延长。     

氧浓度、压力对甲烷/空气层流扩散燃烧特性影响的数值模拟研究

天然气作为一种清洁能源,其主要成分甲烷占95％以上,这基本决定了天然气的燃烧性质.文中采用FLUENT软件中的Non-Premixed燃烧,结合二维轴对称物理模型、Standard k-epsilon模型、Discrete Ordinates(DO)辐射模型和NOX生成模型,对甲烷在不同氧浓度和不同压力下燃烧的火焰形态...     

预混层流燃烧的试验方法综述

层流燃烧是燃烧机理研究的重要内容,是进行湍流燃烧研究的重要依据。而层流燃烧研究的手段与方法是决定其研究结果准确与否的重要基础。为此,本文综述了目前世界上较为常用的层流燃烧研究试验方法,包括本生灯法、平面燃烧器法、滞止面法、定容燃烧弹法,介绍其试验原理与结构,分析了各种方法的优点与缺点,为更好地开展层流燃烧的试验研究提供了的参考。     

进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响

在一台快速压缩机上模拟甲醇HCCI的燃烧过程,通过缸压曲线和活塞位移曲线等数据进行计算分析,研究了进气温度对甲醇均质压燃燃烧特性的影响规律。结果表明,当其他边界条件一定时,随着甲醇混合气进气温度的增加,甲醇HCCI的燃烧始点提前,缸内压力升高率峰值增加,放热率峰值增加,燃烧持续期缩短。     

氢气预混层流燃烧球形膨胀火焰的拉伸研究

采用高速纹影系统和定容燃烧弹对预混球形膨胀火焰的胞状不稳定性进行研究,分析火焰胞状不稳定性的表现、原因以及影响因素。研究结果表明：火焰胞状不稳定性主要指不等扩散不稳定和流体力学不稳定;流体力学不稳定的原因为,曲率的关系会使其流线发散或汇聚,因而相应地降低或增加了流场的速度,其主要影响因素为火焰厚度和密度比,表现为火焰前锋面产生裂纹随后出现规则的胞;不等扩散不稳定的原因为前锋面包络的控制体由于热质不等扩散的缘故,主要影响因素为刘易斯数,表现为火焰表面布满不规则的胞。     

多孔介质预混燃烧气固温度分布特性试验研究

为研究多孔介质燃烧、传热和生成物特性，采用非接触式红外测温仪对多孔介质预混燃烧室中气、固两相温度分布进行了试验研究.结果表明预混气体在多孔介质中燃烧时，气相和固相的温度是不同的，存在－60～+100 K的温差.试验得到了不同当量比、热流密度和孔径下的燃烧室气、固温度分布.在火焰前缘，固体骨架的温度高于多孔介质内气体的温度，对气体有预热作用；在火焰后缘，气体温度高于固体骨架温度，对固体骨架有蓄热作用.当量比降低，气、固温差波动变小；当量比不变，热流密度增大，气、固温度差值在轴向长度方向变化小.     

燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响

采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理（17种组分,58个反应）,CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.     

壁面温度对微型内燃机燃烧特性的影响

为了研究微型内燃机燃烧特性,搭建燃烧测试平台,分别对壁面温度40、90、120、130、145℃条件下的燃烧特性进行测试.试验结果表明:随壁面温度的逐渐提高,燃烧始点延迟,平均指示压力和燃烧压力呈线性降低趋势;但燃烧放热率加快,燃烧持续期缩短,循环变动率降低,燃烧稳定性增强.当壁面温度增至130℃时,微型内燃机表现出最好的燃烧稳定性.继续提高壁面温度至145℃时,燃烧持续期反而增加,燃烧稳定性显著恶化.微型内燃机较大的面容比是壁面温度能够较大程度影响进气与燃烧的主要原因.利用壁面温度对微空间燃烧过程的影响,提出不同热特性材料组合式微型内燃机的构造.     

大加速度场对层流预混火焰影响的理论计算

建立了大加速度场中的层流预混火焰的一维模型,并应用改进的克莱法就加速度场对层流预混火焰传播速度及火焰面结构的影响以丙烷和空气的预混气为例进行了理论计算.通过分析计算结果,讨论了加速度对火焰传播速度、火焰面温度和密度分布及化学反应速率的影响及产生原因,为大加速度场中的燃烧试验提供了一定的理论指导.     

层流起始段对压力损失的影响

本文通过实验研究对层流时的压力损失实验公式进行了修正。结果表明:理论分析和实验结果是一致的。从而解决了传统理论公式与实验结果相矛盾的问题,对液压传动与控制学科的教学和工程实践有一定的现实意义。     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缺点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明，当燃料中的甲醇比例增加后，尤其是在稀混合气条件下，发动机的发着延迟期缩短，循环变动率明显减少，发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后，燃烧特性与纯甲醇相近。     

甲醇对点燃式发动机燃烧和性能的影响

在一台配有双燃料化油器的单缸点燃式发动机上进行了不同甲醇、汽油混合比的燃烧特性研究。实验表明,当燃料中的甲醇比例增加后,尤其是在稀混合气条件下,发动机的着火延迟期缩短,循环变动率明显减少,发动机的性能提高。当甲醇比例超过５０％后,燃烧特性与纯甲醇相近。     

甲醇、汽油和甲醇/汽油-空气层流火焰传播速度的实验研究

在一个大气压和温度523K条件下,采用圆管法,对甲醇、汽油(70~#)和甲醇/汽油(70~#)(摩尔比1∶1)-空气的层流火焰传播速度进行了测定.实验发现,同等条件下,汽油(70~#)的层流火焰传播速度基本上小于甲醇的层流火焰传播速度;在相当宽的当量比φ值范围内,汽油/甲醇(摩尔比1∶1)-空气的层流火焰传播速度比汽油(70~#)-空气和甲醇-空气的层流火焰传播速度低.     

土豆-生物质粒度对燃烧特性的影响

利用生物质燃烧发电,先要将生物质破碎然后燃烧,其粒度的大小对燃烧特性影响很大。为了研究这一影响,选用高挥发分、高水分的土豆作为试验材料,在热重分析仪上对不同尺寸土豆薄片分别进行燃烧实验,得到TG、DTG曲线,通过失重速率、着火温度,燃尽温度等对不同尺寸土豆燃烧特性进行分析。实验表明：同一尺寸,DTG曲线第一峰比第二峰峰值大;不同尺寸,尺寸越小,土豆着火越早,燃尽也随之提前;通过动力学分析发现尺寸越小,平均表观活化能越小。     

干燥初始温度和焙焦温度对小麦麦芽质量的影响

本文对不同的干燥初始温度和焙焦温度对小麦麦芽质量的影响进行了研究，找到了最佳温度控制范围，并制定出了适宜的干燥工艺条件。     

臭氧对甲烷/空气层流火焰传播速度影响规律

为提高气体机稀薄燃烧时的燃烧性能,解决天然气发动机在稀薄燃烧情况下点火能量高以及火焰传播速度慢的问题,利用强氧化性的臭氧对燃料进行改质,进而提高天然气燃烧性能。通过Chemkin软件研究臭氧添加对甲烷层流火焰传播速度的影响,并对臭氧助燃的化学机理进行数值分析。试验结果表明:添加臭氧后,层流火焰传播速度增加,在稀薄混合气条件下增加量更明显。在不同温度及压力条件下,掺加臭氧均能增加层流火焰传播速度,最大可增加36%。分析表明:掺加臭氧能明显提升自由基及中间产物的生成量,进而提高甲烷层流火焰传播速度。     

内部废气耦合点火对甲醇燃烧和排放的影响

基于自主开发的液压可变气门机构,研究了内部废气再循环(EGR)耦合点火策略对甲醇发动机节能减排的改善潜力。结果表明,随着排气门升程的降低,内部EGR率增大。内部EGR增大导致缸内压力和缸内燃烧温度峰值下降,燃烧重心推迟,燃烧持续期延长,燃烧循环变动增加。适当地调整点火正时,甲醇发动机在42%内部EGR下仍能使燃烧重心分布在合理的范围内并平稳运行。另外,内部EGR结合点火正时在不同负荷下对油耗和排放的改善效果不同,在20%负荷下有效热效率和燃油消耗率改善效果最佳,分别提高了3.2%和12.7%;在40%负荷下对NO_x和HC排放改善效果最佳,分别降低了64.25%和20.8%。     

水蒸气对甲烷燃烧影响的数值模拟研究

为了研究水蒸气对于甲烷燃烧微观反应进程的影响,利用Chemkin 17.0研究了水蒸气对甲烷燃烧的绝热火焰温度、预混火焰温度和层流预混火焰燃烧速度的作用规律,研究了水蒸气对甲烷燃烧过程中链式反应进程的影响。结果表明,随着水蒸气摩尔分数的增加,甲烷燃烧火焰温度降低,预混火焰传播速度下降,且火焰中的H、O、OH自由基浓度均下降,但是OH自由基所占的比例增加,导致由OH自由基所传递的反应占主导地位。水蒸气的加入强化了CH3➝CH2（s）➝CH2➝CH➝CH2O过程,同时强化了CH3➝CH3O➝CH2O过程,改变了甲烷燃烧的链式反应。     

甲烷掺氢稀释燃烧的燃烧及排放特性试验

在一台转速固定的火花点火发动机上进行了CO2稀释对H2-CH4混合燃料燃烧及排放性能影响的试验研究。结果表明,在一定F.D.R.和H.S.R.范围内,稀释燃烧对BMEP和热效率影响不大,NOX排放量则明显下降。在较高F.D.R.条件下BMEP、热效率、THC以及CO排放均有所恶化,但在一定的F.D.R.条件下仍能够建立起较大的以热效率和NOX排放为依据的甲烷掺氢稀释燃烧理想燃料条件范围。