锆粉尘云的火焰传播特性

使用高速摄影、超细热电偶和纹影技术,对方形开口管道中锆粉尘云火焰传播特性进行了实验研究.锆粉尘通过压缩空气喷散到管道中形成粉尘云,随后,锆粉尘云被电火花点燃.实验结果表明,低质量浓度下,火焰传播速度和温度随质量浓度增加而增加.当粉尘云质量浓度为0.627 kg/m3时,火焰传播速度和温度达到最大值,分别为30.41 m/s和1716 K,其后随着质量浓度的继续增加,火焰传播速度和温度开始略微下降.锆粉尘云中粒子与空气形成气-固表面燃烧体系,一些粒子在燃烧结束前发生微爆.预热区厚度在0.39～2.52 cm,随粉尘云质量浓度的增加先减小后增加.     

氢/空气火焰在半开口有障碍管道中的传播特性

针对氢／空气混合物，通过实验研究了其预混火焰在半开口管道中的火焰传播加速现象。结果表明，火焰传播状态随着氢气当量比的变化而发生改变。当氢／空气混合物被点燃后，由于障碍物的扰动，火焰在管道中不断加速传播，并最终到达一准稳态传播。在氢气当量比0．34附近时，火焰速度发生跃变。当氢气当量比足够大时，火焰传播由爆燃态转变为爆轰态。在本实验条件下，爆燃转准爆轰的临界条件是d/λ=2.6(d是圆环形障碍物内径，λ是爆轰格胞尺度）。障碍物阻塞比的变化对最大火焰速度和压力提升的影响不明显。     

管道内甲烷火焰穿越水雾区的传播特性

利用自行设计的火焰传播实验系统研究了甲烷火焰穿越水雾区的传播现象；运用数字摄像、光电测速和温度测量等技术研究了不同水雾条件下的甲烷火焰传播速度、火焰阵面轨迹及火焰结构特性。结果发现：水雾与甲烷火焰作用后，火焰颜色明显变红。水雾量较小时，甲烷火焰会被加速；水雾量增大到一定值后，甲烷火焰会在水雾区某一位置滞留一段时间，随后火焰再加速传播或熄灭(对应更高的水雾量)。分析认为这种现象的出现与水雾在甲烷火焰区的吸热、蒸发膨胀和化学阻化等物理化学综合效应有关。     

Effect of turbulence on flame propagation in cornstarch dust-air mixtures

Following the quantitative determination of dust cloud parameters, this study investigated the flame propagation through cornstarch dust clouds in a vertical duct of 780 mm height and 160×160 mm square cross section, and gave particular attention to the effect of turbulence on flame characteristics. The turbulence induced by dust dispersion process was measured using a particle image velocimetry (PIV) system. Upward propagating dust flames were visualized with direct light and shadow photography. The results show that a critical value of the turbulence intensity can be specified below which laminar flame propagation would be established. This transition condition is about 10 cm/s. The measured propagation speed of laminar flames appears to be in the range of 0.45–0.56 m/s, consistent with the measurements reported in the literature. For the present experimental conditions, the flame speed is little sensitive to the variations in dust concentration. Some information on the flame structure was revealed from the shadow records, showing the typical heterogeneous feature of dust combustion process.      

90°弯曲管道对丙烷-空气预混火焰传播的影响

为了揭示90°弯曲管道结构对预混火焰传播特性的影响,以丙烷-空气预混火焰为研究对象,运用高速纹影摄像、微细热电偶以及离子探针等测试手段对火焰在90°弯曲管道内的传播过程进行了实验研究.结果表明,预混火焰结构在水平管道内发生了明显变化,由规则的球形层流火焰转变为具有轴对称结构向内凹陷的湍流火焰,并伴随火焰阵面的皱褶分层.火焰进入90°弯曲管道后,受几何形状影响,火焰阵面发生畸变,对称结构被破坏,下壁面处的火焰阵面逐渐超过上壁面处的火焰阵面.由于弯管内部多波叠加作用以及湍流的影响最终使得火焰速度呈现脉动振荡.     

湍流状态下双燃料混合物自燃和火焰传播过程

采用直接数值模拟(DNS)方法,研究了低速机缸内热力学状态下甲烷/正庚烷混合物的着火及燃烧过程,分析了湍流状态下双燃料混合层中的着火特性及火焰发展过程．结果表明：第一阶段着火后,湍流作用下混合气偏浓区域生成冷焰;第二阶段着火后,甲烷/空气预混气侧生成多个高温膨胀核心．混合分数梯度平缓区域更易生成高温核心,而混合分数梯度较大时会增大标量耗散率、加强热量和活性基团的耗散,不利于燃烧反应的稳定发展．湍流作用下火焰前沿形成褶皱向两侧传播,热膨胀核心位置的火焰前沿传播较快．甲烷/空气预混气侧含氧量增加导致火焰前沿传播加快,前沿褶皱程度逐渐降低;正庚烷侧火焰前沿在传播下游存在冷焰反应区域,形成“双火焰”结构,随着反应进行,火焰前沿传播进入更浓的混合物中,双火焰面之间的距离逐渐缩短．     

稳定传播火焰在可燃云雾中产生的压力波

火焰在可燃云雾中传播时，在火焰面前方诱导出压力波。若火焰以稳定速度在均匀的静止云雾中传播，则压力波后的流场是自相似的。本文用自适应步长的四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对相平面上以约化参数Ｆ＝ｔ／ｒμｕ、Ｚ＝（ｔ／ｒμａ）＾２表示的守恒方程积分，得到了自相似流场的解；以火焰面两侧的守恒关系导出了火焰面位置、燃烧速度及对应Ｃ－Ｊ条件下的燃烧速度。对膨胀比υＦ为７的常用碳氢燃料，本文还给出了压力波阵面压力     

可燃固体颗粒堆中的逆向火焰传播

本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程．选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量．研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素．氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势．     

Tulip火焰形成过程中的细微结构特性

为揭示预混火焰传播的动力学过程以及Tulip火焰的形成规律,采用高速纹影摄像系统并结合离子电流探测等技术手段,对管道内丙烷-空气预混火焰传播过程中的细微结构进行了实验研究.结果表明,在Tulip火焰形成过程中,伴随着层流火焰向湍流转变以及火焰结构的变化;层流火焰中的小尺寸涡流增大火焰厚度,而随后大尺寸涡流使火焰发生褶皱与分层;Tulip火焰结构的形成是流动与火焰共同作用的结果,它标志着层流向湍流转变的充分发展.     

Effect of Turbulence on Flame Propagation in Comstarch Dust-Air Mixtures

Following the quantitative determination of dust cloud parameters, this study investigated the flame propagation through cornstarch dust clouds in a vertical duct of 780 mm height and 160×160 mm square cross section, and gave particular attention to the effect of turbulence on flame characteristics. The turbulence induced by dust dispersion process was measured using a particle image velocimetry (PIV) system. Upward propagating dust flames were visualized with direct light and shadow photography. The results show that a critical value of the turbulence intensity can be specified below which laminar flame propagation would be established. This transition condition is about 10 cm/s. The measured propagation speed of laminar flames appears to be in the range of 0.45-0.56 m/s, consistent with the measurements reported in the literature. For the present experimental conditions, the flame speed is little sensitive to the variations in dust concentration. Some information on the flame structure was revealed from the shadow records, showing the typical heterogeneous feature of dust combustion process.     

粒径分布对有机粉尘爆炸中火焰结构的影响

采用高速摄影及带通滤波片相结合的方法,记录并分析了火焰在开放空间两种不同粒径分布硬脂酸粉尘云中的传播特性.实验中,通过控制喷嘴压力形成两种典型粒径分布的硬脂酸粉尘云.实验发现,火焰在两种不同粒径粉尘云中传播时,具有明显不同的火焰前锋结构特征,即连续火焰前锋和离散火焰前锋.在较小粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋形状规则、连续,燃烧反应区均匀一致,类似于预混燃烧现象;而在较大粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋黄色发光区周围分布着离散的蓝色亮点.在此基础上,进一步利用CH辐射放大图像揭示了粉尘云离散火焰前锋的形成机理.理论模型的分析结果证明了粒径小于58 μm的粒子质量浓度是决定能否出现离散火焰前锋的关键参数.     

爆炸波除灰器中火焰传播及压力波形研究

燃烧气脉冲发生器应用于电站锅炉除灰。其工作原理是预混可燃气体在右端部分开口,内部有障碍物的容器中快速燃烧。形成一定的压力脉冲。并产生作用于积灰表面的射流和冲击波。火焰在湍流扰动装置的作用下不断加速。容器中的压力不断上升。火焰传播愈快,压力波形愈陡。压力锋值愈高。针对这些现象。主要研究了乙块、水煤气、液化石油气和甲烷四种燃料,在不同燃料浓度、不同阻塞比时对火焰传播的影响,分析了不同燃料浓度下对压力波形的影响。