预混甲烷/空气激光等离子体点火火焰传播与发展过程研究

基于平面火焰燃烧器设计并搭建了层流甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火系统,研究了甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火火焰传播与发展过程,发现将激光聚焦在层流火焰与扩散火焰交界面时点火成功率更高。通过大量重复性实验,获得了不同点火位置、当量比、入射激光能量下激光等离子体点火的成功率,发现贫燃、高激光能量更利于稳定燃烧火焰的形成。利用高速摄影技术获得了不同点火条件下火焰前沿位置随时间的变化规律,对火焰吹熄现象进行了研究,发现提高预混燃气当量比、增大入射激光能量能够降低火焰吹熄概率。     

掺混甲烷对预混合乙烯火焰碳烟粒径分布的影响

本文以当量比为1.9、模拟最高火焰温度为1727K的乙烯预混火焰为基准,在燃料中分别掺混5%、20%和35%摩尔分数的甲烷,保持当量比和最高火焰温度不变,采用稳定滞止(Burner Stabilized Stagnation,BSS)火焰小孔采样结合扫描电迁移率粒径谱仪(Scanning Mobility Particle Sizer,SMPS)的实验方法,在不同火焰高度上定量测量其生成碳烟颗粒的粒径分布(Particle Size Distribution Function,PSDF),探究掺混甲烷对乙烯预混火焰成烟特性的影响。实验发现,随着甲烷掺混比的增加,生成碳烟颗粒的成核与长大速度越来越小。在所研究的预混火焰工况条件下,乙烯与甲烷在碳烟生成特性方面并不存在协同效应。     

阻塞比对甲烷火焰传播特性影响的数值模拟研究

分别采用标准k-ε湍流模型和六步反应机制,利用Fluent软件对常温常压下甲烷火焰在具有不同阻塞比的障碍物管道中的传播特性进行数值模拟研究,分析了障碍物阻塞比对火焰传播速度、火焰结构形态、火焰到达位置和时刻等参数的影响。计算结果表明:在起初阶段,火焰传播速度逐渐增加,但火焰在流经障碍物过程中其速度大小呈振荡变化特点;在障碍物附近时,火焰速度增加,在相邻障碍物间时火焰速度下降。障碍物阻塞比越高,火焰传播速度越高,加速能力也越强,加速时间越短,火焰传播距离也越长。火焰加速传播主要是火焰与障碍物、管道壁面以及压缩波相互作用的结果。     

基于PFI+DI的CNG发动机燃烧特性研究

建立天然气发动机三维模型,采用甲烷PFI+DI喷射方式,研究不同喷射参数与点火匹配条件下的燃烧模式,分析了三种燃烧模式下的火焰传播、火焰结构以及发动机指示热效率。结果表明：喷射与点火间隔小于12℃A时,会形成烟羽点火火焰形态,当喷射与点火间隔大于12℃A小于48℃A会形成浓度分层火焰形态,当大于48℃A时会形成预混火焰形态;烟羽点火的火焰传播速度明显高于另外两种燃烧模式;当燃气后喷时,在气流的作用下会与原来的混合气形成浓度分层;在三种燃烧模式下,通过多次调整喷射与点火方案,当喷射时刻为10℃A BTDC,点火时刻为4℃A BTDC,形成的火焰形态为烟羽点火形态,指示热效率高于另外两种燃烧模式,发动机指示热效率最高可达49.45%。     

不同头部间距下三头部燃烧室点火过程研究

为了探讨不同头部间距对某型航空发动机燃烧室点火过程中火焰传播特性的影响,建立三头部燃烧室燃烧试验系统,开展流动与点火过程中火焰传播特性、头部间距对周向点火过程影响规律的实验研究.研究表明:燃烧室的周向点火过程具有阶段性,在初始火焰发展阶段,火焰首先顺着流线方向传递,待燃烧强度增大到一定值时,火焰才开始向其他区域延伸;在相同工况下,头部间距较小时,相邻旋流器之间的局部回流区相互影响增大,油气掺混效果增强;随头部间距增加,流动因素对火焰传播的作用减小.     

不同头部间距下三头部燃烧室点火过程研究

为了探讨不同头部间距对某型航空发动机燃烧室点火过程中火焰传播特性的影响,建立三头部燃烧室燃烧试验系统,开展流动与点火过程中火焰传播特性、头部间距对周向点火过程影响规律的实验研究.研究表明:燃烧室的周向点火过程具有阶段性,在初始火焰发展阶段,火焰首先顺着流线方向传递,待燃烧强度增大到一定值时,火焰才开始向其他区域延伸;在相同工况下,头部间距较小时,相邻旋流器之间的局部回流区相互影响增大,油气掺混效果增强;随头部间距增加,流动因素对火焰传播的作用减小.     

微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟

为改善甲烷在平板式微型燃烧器内的燃烧特性,对掺氢甲烷的预混合燃烧过程进行二维数值模拟,研究不同掺氢比及不同通道高度下混合燃料的燃烧规律。结果表明,在当量比为0.8的条件下,氢气的掺入具有稳定火焰和提高混合燃料可燃流速的作用;在掺氢比为5%~25%的范围内,随着掺氢比的增大,火焰锋面逐渐前移,掺氢比每增加5%,火焰最高温度平均可升高101 K;反应中OH的摩尔分数将随氢气的增多而升高,但CO2的摩尔分数随掺氢比的增大反而减少,CO2生成率呈现先缓慢升高后急剧下降的趋势。此外,氢气的加入很好地解决了甲烷难以在小于2.5 mm的通道高度内燃烧的缺陷,通道高度从3 mm递减到1 mm,相应的CO2生成率逐渐减少;通道高度为4 mm时,火焰中心温度达到最大的2 260 K,其出口处的CO2摩尔分数低于另外三组通道高度的值。     

氢气-空气预混火焰传播特性的数值模拟研究

应用Fluent流体计算软件,基于标准湍流κ-ε模型和EDC燃烧模型,采用SIMPLE格式算法对常温常压下对常温常压下氢气／空气预混火焰在光滑管道中的传播特性进行二维数值模拟,获得火焰传播速度、火焰结构、表面积、火焰到达位置和时刻沿管道变化情况。结果表明：火焰传播速度先增加后逐渐减小。在离点火端105mm处到达最大值,之后逐渐降低。在t=9．1ms时,火焰开始逐渐呈现典型的郁金香结构。火焰在初始加速阶段的主要物理机理是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,此后在管右端的反射压缩波影响下火焰传播速度略有降低。     

煤粉云火焰传播特性实验研究

煤矿开采中存在煤粉爆炸的重大安全隐患,本实验主要研究煤粉云的火焰传播,为预防和控制煤粉爆炸事故提供理论依据.实验采用粉尘云点火装置对煤粉在燃烧玻璃管中进行试验,通过改变煤粉云浓度探讨其对煤粉云火焰传播过程的影响,并利用高速摄影记录煤粉火焰传播过程.结果表明,点火电极在点燃煤粉云后,火焰沿着玻璃直管管壁竖直传播,火焰在传播过程中发出明亮的黄光并在玻璃直管上端端口形成蘑菇云状的火焰.当煤粉云的浓度为250 g/m3时,其燃烧时间远远小于浓度为500 g/m3和750 g/m3时的燃烧时间.当浓度分别为250 g/m3、500 g/m3和750 g/m3时,其火焰前锋阵面最大传播速度分别在100 ms、353 ms和310 ms时达到相应的最大值1.51 m/s、2.00 m/s和1.61 m/s.火焰前锋阵面达到最大速度的时间和火焰传播的最大速度随浓度的增加先增大后减小.     

煤粉云火焰传播特性实验研究（英文）

煤矿开采中存在煤粉爆炸的重大安全隐患,本实验主要研究煤粉云的火焰传播,为预防和控制煤粉爆炸事故提供理论依据。实验采用粉尘云点火装置对煤粉在燃烧玻璃管中进行试验,通过改变煤粉云浓度探讨其对煤粉云火焰传播过程的影响,并利用高速摄影记录煤粉火焰传播过程。结果表明,点火电极在点燃煤粉云后,火焰沿着玻璃直管管壁竖直传播,火焰在传播过程中发出明亮的黄光并在玻璃直管上端端口形成蘑菇云状的火焰。当煤粉云的浓度为250 g/m~3时,其燃烧时间远远小于浓度为500 g/m~3和750 g/m~3时的燃烧时间。当浓度分别为250 g/m~3、 500 g/m~3和750 g/m~3时,其火焰前锋阵面最大传播速度分别在100 ms、 353 ms和310 ms时达到相应的最大值1.51 m/s、 2.00 m/s和1.61 m/s。火焰前锋阵面达到最大速度的时间和火焰传播的最大速度随浓度的增加先增大后减小。     

高速汽油机进气道喷射参数对混合气形成的影响

采用实验与计算流体动力学(CFD)数值计算相结合的方法,对一台高速四冲程进气道喷射（PFI）汽油机在全速全负荷工况下,不同喷油参数对混合气形成的影响进行了研究。研究结果表明：在高转速情况下,较多喷孔、较小喷孔直径能显著减少附壁油膜的生成,增大缸内燃空当量比;燃油喷射角对缸内当量比影响较大,喷射角较大时的当量比显著小于喷射角较小时的当量比,但是随着喷射角的减小,当量比也逐渐减小;半开阀喷射模式下附壁油膜量较少,缸内当量比大于闭阀喷射模式下缸内当量比;二次喷射相比于单次喷射,缸内当量比无明显差异。     

滑动弧等离子体强化甲烷/空气扩散火焰燃烧研究

为评估滑动弧等离子体对甲烷/空气正扩散火焰的点火助燃效果,采用定常和非定常两种放电模式,保持甲烷流量不变,对不同空气流量、占空比下的甲烷/空气正扩散火焰进行实验测量。实验结果表明:滑动弧等离子体可以增大甲烷/空气正扩散火焰的点火极限,能够点燃熄灭火焰,并使火焰稳定燃烧;在两种放电模式下,将空气流量从5L/min增加到9L/min,火焰高度降低,CH基的生成增加;在非定常模式下,将交流电源放电占空比从10%增加到90%,火焰高度和CH基生成均会增加。     

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

电场作用下预设升温速度对W-C-Co体系燃烧合成的影响

采用热模拟试验研究了电场作用下预设升温速度对W C Co体系燃烧合成过程、产物成分及产物显微结构的影响。结合试样加热过程中表现出的升温特性与产物的X射线衍射结果(XRD)分析发现:试样能够在较低温度下发生合成反应,即当预设升温速度为6 0 0℃/s～180 0℃/s时,点火温度在4 70℃～74 0℃范围内变化,且预设升温速度越快,试样的点火温度越低,点火延迟时间越短;随着预设升温速度的增加,合成产物中W2 C衍射峰值降低至消失,而WC衍射峰值升高。扫描电镜结果还显示随着预设升温速度增加,合成产物中WC颗粒减小。     

当量比对脉冲爆震火箭发动机爆震特性影响的实验研究

简述了脉冲爆震火箭发动机的实验系统,利用电磁阀控制煤油,氧气和隔离气体,避免了连续燃烧。分析了实验结果,总结出爆震波压力、传播速度和爆燃向爆震转变(DTD)距离与当量比的关系,指出在当量比为1.2~1.8时爆震特性较好,与理论计算结果趋势一致。研究表明:本实验系统能够成功地进行煤油/氧气脉冲爆震火箭发动机原理试验,能产生频率可控的、充分发展的两相爆震波。     

预燃室射流点火对汽油机性能影响研究

通过试验手段对比分析了预燃室射流点火模式及火花塞点火模式 （SI）对燃烧性能的影响,结果表明:SI点火模式的发动机受高负荷爆震的限制,仅在中等负荷达到最佳的油耗率和热效率。压缩比（CR）的增加仅在中小负荷对油耗率和热效率有改善效果;相比于SI点火模式,预燃室射流点火模式可实现更快的燃烧速度和火焰传播速度,对SI发动机的爆震有较好的抑制效果,在中等负荷具有更低的油耗率和更高的热效率,但在低负荷及高负荷阶段,油耗率和热效率恶化;采用预燃室射流点火模式,能有效增加缸内燃烧速率,减轻CA50推迟对油耗率恶化的效果,通过提高压缩比实现降低油耗率的潜力和效果更好。     

氢气／空气当量比对微燃烧器燃烧特性的影响

以美国麻省理工学院(MIT)研制的硅基六晶片微燃烧器为研究对象,采用考虑了基元反应动力学机理燃烧程序的二维计算流体动力学(CFD)数值分析方法,研究了在微尺度燃烧器入口处混合气体流量不变的情况下,改变氢气/空气当量比对微尺度燃烧器燃烧特性的影响.整个模拟计算主要包括混合气体的流动路径、微燃烧器的内部区域以及整个燃烧器的墙壁面;计算过程中考虑了氢气/宅气的流体动力学特性、传热学特性和详细的基元反应机理.计算结果显示,当氢气/空气当量比为0.4时,燃烧器发生熄火;当量比为0.5、0.6时,燃烧器内部能维持稳定燃烧;当量比为0.7时,燃烧器的微细通道内出现同燃现象.结果表明,利用二维CFD数值模拟的方法研究微尺度燃烧器燃烧特性足可行的.     

水平管道中瓦斯爆炸火焰传播速度测量

在煤炭工业中, 瓦斯爆炸事故经常发生, 造成了巨大的人员伤亡以及材料性能的破坏. 在研究瓦斯爆炸机理过程中, 火焰前端传播速度是最重要的因素之一. 根据中北大学水平管道实验装置设计了一套火焰速度测量系统, 用于研究在密闭管道内圆环障碍物的数量和阻塞比对火焰传播速度的影响. 结果表明, 障碍物对瓦斯爆炸产生的火焰具有明显的加速作用. 随障碍物数量和阻塞比的增加, 火焰加速更加明显且持续更剧烈. 其中, 障碍物数量对火焰加速持续的作用更大, 而障碍物阻塞比的作用不明显.     

水平管道中瓦斯爆炸火焰传播速度测量（英文）

在煤炭工业中,瓦斯爆炸事故经常发生,造成了巨大的人员伤亡以及材料性能的破坏。在研究瓦斯爆炸机理过程中,火焰前端传播速度是最重要的因素之一。根据中北大学水平管道实验装置设计了一套火焰速度测量系统,用于研究在密闭管道内圆环障碍物的数量和阻塞比对火焰传播速度的影响。结果表明,障碍物对瓦斯爆炸产生的火焰具有明显的加速作用。随障碍物数量和阻塞比的增加,火焰加速更加明显且持续更剧烈。其中,障碍物数量对火焰加速持续的作用更大,而障碍物阻塞比的作用不明显。     

汽车走合期内油电系统调整之我见

汽车走合期内油电系统调整之我见双鸭山市运输公司孟文辉１混合气浓度和发动机功率的关系根据可燃混合气成份对火焰传播速度的影响及混合气成分为发动机油耗、功率的影响，我们可以做出如下分析：当α＝０．８５－０．９５时，火焰传播速度最快，焰燃效率最，燃烧温度压力...