多孔介质内往复流动下超绝热燃烧的实验研究

对RSCP的燃烧特性进行了实验研究．建成了RSCP实验台,它由泡沫陶瓷燃烧器、电磁阀控制的周期换向进排气管路系统和测量系统组成．对各种工况参数(燃料空气当量比、气体流速、循环半周期)下多孔介质内轴向温度分布进行了系统的测量．实验结果表明,较之常规的自由火焰燃烧器,RSCP具有增强火焰稳定性、拓宽燃料可燃极限等优点．对丙烷-丁烷混合气,其贫可燃极限可扩展到当量比0．065．在实验基础上,探讨了RSCP实现超绝热燃烧的机理,总结出有关工况参数对其燃烧特性影响的规律．     

多孔介质内往复流动下超绝热燃烧系统温度场的理论分析

对于多孔介质内往复流动下超绝热燃烧（简称RSCP）系统，如果多孔介质的孔隙分布均匀、物性参数保持不变、化学反应为不可逆反应而且反应完全，那么，稳定燃烧过程中，多孔介质内最大温度和温度分布几乎不受往复半周期长短的影响。依据这一特点，用过滤燃烧模型，讨论了往复半周期无限长和无限短两种极端情况下最大温度值和温度分布，得出两种极端情况适用于通常工况的简单模型理论解。     

多孔介质往复流动燃烧的一维数值模拟

建立了往复流动多孔介质燃烧器的一维数学模型：在该系统中,可燃预混气周期性换向,分别从两端流入燃烧器。假定气相与固相处于局部热平衡状态,考虑了辐射换热的影响。采用有限容积法求解,通过大量数值计算研究了主要工况参数,如半周期、流速、当量比、热损失、多孔介质衰减系数及其热容对该燃烧系统温度分布和反应特性的影响。计算结果与实验结果在定性上吻合良好。     

多孔介质内往复流动超绝热燃烧的简化解

通过与稳态的逆流燃烧器类比,得到了一个简化的理论解,并与实验结果进行了对比。该解适用于绝热的惰性多孔介质内往复流动下的超绝热燃烧。简化的理论解包括两个常微分方程,方程中包含所有的控制参数,因此有助于深入理解这些控制参数对燃烧器的影响。与数值模拟的结果相比,多孔介质固体的温度曲线可以用简化解的分段线性函数很好的估算,利用简化的理论解求得的燃烧器内温度的最大值与实验值取得了相同的趋势,但是通常比实验值大,二者的误差大约是20％。     

多孔介质的热物性对往复流动下超绝热火焰的影响

多孔介质燃烧室的传热性能主要取决于多孔介质材料的热物性,本文在气固两相局部非热平衡假设基础上,建立往复式流动下多孔介质超绝热燃烧的二维数学模型,研究了多孔介质的比热、导热系数、衰减系数和体积换热系数等对温度分布和燃烧速率的影响,以期为多孔介质选材和往复流动下多孔介质超绝热燃烧器的优化设计提供理论依据。     

预混气体在多孔介质中往复式超绝热燃烧的数值研究

根据气、固两相局部非热平衡假设,建立了RSCP系统的二维非稳态数学模型,对于固体能量方程中的辐射源项采用辐射传递的有限体积法求解,研究了当量比、换向半周期、混合气流速对温度分布、辐射热流量和放热率的影响,考察了最高温升和可燃极限与这些参数之间的关联．研究表明,燃烧室内温度呈梯形分布,高温区较宽;气体的最高温度明显高于绝热火焰温度;贫可燃极限显著扩展,对提高燃烧效率和节约能源有重要作用。     

预混气体在多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的理论探讨

预混合气在多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧技术(简称RSCP)被称为划时代的燃烧技术,文章探讨了RSCP燃烧器的工作原理,全面阐述了多孔介质和换向装置在其中的作用;从能量守恒定理出发,通过数学分析给出了超绝热火焰产生的理论依据,提出超绝热现象是多孔介质中积累的热量的热传播波与混合气燃烧时的燃烧波叠加的结果。     

多孔介质燃烧的研究进展与应用

阐述多孔介质燃烧的原理,总结燃烧、流动和多孔介质材料对燃烧效果的影响,介绍该热点问题的研究进展,并对其应用前景作以介绍.     

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。     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

惰性多孔介质中预混合燃烧的研究进展

预混合气在多孔介质中的燃烧与在自由空间燃烧相比,在提高燃烧效率、扩展盆燃极限、节约能量和减轻环境污染等方面具有显著优越性。本文全面归纳了多孔介质预混合燃烧的特点,详述了国内外对多孔介质预混合燃烧的研究成果,指出了研究中存在的不足,对今后将要研究方向及其应用前景作了展望。     

多孔介质中预混式燃烧的数值研究

本文考虑向燃烧室中插入高孔隙率的多孔介质的燃烧过程,根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气体在惰性多孔介质中预混燃烧的一维数学模型,模拟了不同条件下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布及气体流速、当量比和吸收系数对燃烧室气体温度峰值的影响.结果表明,多孔介质的存在明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,加速了燃烧反应的进行,燃烧室利用率提高.     

Numerical simulation of laminar premixed combustion in a porous burner

Premixed combustion in porous media differs substantially from combustion in free space. The interphase heat transfer between a gas mixture and a porous medium becomes dominant in the premixed combustion process. In this paper, the premixed combustion of CH₄/air mixture in a porous medium is numerically simulated with a laminar combustion model. Radiative heat transfer in solids and convective heat transfer between the gas and the solid is especially studied. A smaller detailed reaction mechanism is also used and the results can show good prediction for many combustion phenomena. Translated from Journal of Combustion Science and Technology, 2006, 12(1): 46–50 [译自: 燃烧科学与技术]