氢气/空气预混合微尺度催化燃烧

通过耦合专用软件FLUENT和CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及预混合气体入口速度和管径对催化燃烧反应的影响.计算结果表明,表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;入口速度和管径对氢气的催化燃烧过程有重要的影响,在入口速度较小时,燃烧主要是空间气相化学反应,随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素,在入口速度较大时,燃烧主要是表面催化燃烧过程;随着管径的减小,微型管道内反应的最高温度降低.此结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.     

氢气预混合微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及预混合气体入口速度、当量比Φ和管径对催化燃烧反应的影响。计算结果表明：表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;当量比Φ和管径对氢气的催化燃烧过程有重要的影响。     

预混合氢气/柴油发动机燃烧及排放特性

以ZS1100单缸柴油机作为研究对象,设计了进气管加氢的预混合氢气进气系统.通过调节进气加氢量,对进气加氢预混合氢气/柴油发动机不同工况下的燃烧及排放特性进行了试验研究.结果表明,氢气和柴油燃烧过程中的协同作用使得进气加氢预混合氢气/柴油发动机的燃烧和排放表现出一些特性.     

微通道内甲烷/氢气/氧气预混合火焰传播特性

在石英玻璃微圆管内,进行甲烷/氢气/氧气预混合火焰传播的实验研究,分析了管径、掺氢比、当量比及入口流速对火焰传播状态和稳定火焰位置的影响规律.结果表明:实验观测到的微火焰主要有管外射流火焰、脉动火焰、稳定火焰与反复熄燃火焰;随着管径增加,稳定火焰出现在更高当量比情况下,火焰位置更靠近燃烧室入口;掺氢比越高,形成稳定火焰对应的当量比越高,火焰位置更接近出口;高当量比时,稳定火焰仅在低入口流速下能够获得,随着当量比降低,火焰能在较高入口流速下稳定;低流速下,稳定火焰在当量比为1.85～1.925时更接近燃烧室入口,随着流速增加,火焰位置更接近出口;反复熄燃火焰在管径增加时对应的当量比维持在1.79～1.93,在掺氢比增加时对应的当量比为1.79～2.12.     

催化肋片对微燃烧室内燃烧特性的影响

针对带有催化肋片的微燃烧室内部的氢氧预混合燃烧过程,利用CFD计算软件建立数值模型,在实验验证的基础上进行了模拟计算。结果表明:不同流速下,燃烧室内布置催化肋片能提高燃烧室外壁面平均温度以及燃烧效率。在低流速时催化肋片布置越靠近入口,表面催化反应对气相反应的抑制程度越大;肋片位置越靠近出口,燃烧室外壁面平均温度越高。在高流速下,催化肋片位置越靠近出口,表面催化反应对气相反应的促进作用越明显,使得燃烧室外壁面温度分布越均匀、燃烧室出口截面温度越高。     

微通道内预混氢/空气催化燃烧的实验研究

在304不锈钢微通道和铂催化微通道内进行氢气-空气的燃烧实验,分析了有/无催化条件下,进气流速对微通道内燃烧特性的影响,并测量了通道出口的排气温度.实验结果表明,有/无催化微通道外壁面中心线温度均随进气流速的增加而逐渐升高,但无催化微通道外壁面中心线温度最高点一直保持在通道入口附近,而催化微通道外壁面中心线最高温度点向...     

甲烷和氢气在亚毫米微燃烧室内燃烧的试验对比

在碳化硅材料的亚毫米尺度微燃烧室内,针对甲烷和氢气两种不同燃料进行了燃料与氧气预混合燃烧的试验。利用热电偶测出燃烧室壁面温度并进行了分析。结果表明:在燃料和氧气的总体积流量相同时,燃用甲烷时燃烧室的壁面平均温度更高,但氢气的燃烧室壁面温度更加均匀,梯度更小;氢气比甲烷有更宽的可燃范围,试验时甲烷/氧气在总体积流量为700mL/min、混合比为化学当量比时燃烧不能进行,而氢气和氧气在相同条件下能够燃烧。     

天然气混合催化燃烧特性

利用二次补燃技术研究天然气催化燃烧过程中的NOx、未燃碳氢(UHC)和CO排放及载体出口端温度的变化,找出适当的一次、二次燃料配比,使其产生最佳的排放效果.实验表明,适当的二次补燃有助于减少NOx排放,而CO、UHC排放仍旧维持较低水平.但随着二次补气量的增加,尽管NOx排放量变化不大,但当二次补气量超过某值时,CO、UHC排放会有所增加.研究还表明,二次补燃可以降低蜂窝陶瓷载体温度,避免了载体由于受到高温产生的热应力而导致的破裂以及催化剂由于高温而失效.     

氢气微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及当量比Φ和预混合气体入口速度对催化燃烧反应的影响。计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;当量比Φ对氢气的催化燃烧过程有重要影响;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成3种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

天然气/氢气燃烧特性研究

在定容燃烧弹中研究了不同氢气掺混比例、燃空当量比和初始压力下的大然气／氢气混合气的燃烧特性,建立了适合用于容弹计算的准维双区模型。研究结果表明：在各种当量比和初始压力下,随着掺氢比例的增加,混合气的质量燃烧速率明显增加,燃烧持续期和火焰发展期娃著缩短。随着掺氢比例的增加,短的燃烧持续期所对应的当量比范围变宽,稀混合气和浓混合气条件下天然气掺氢对火焰发展期缩短的效果更明显。化学计量比附近（1．0—1．1）掺氢燃烧对燃烧最大压力值影响不大,浓混合气（燃空当量比大于1．1）和稀混合气燃烧时,随着掺氢比例的增加,最大燃烧压力值增加。     

微燃烧室内甲烷燃烧的数值模拟

建立了微燃烧室中的湍流燃烧模型,采用FLUENT软件对微燃烧室中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟,研究了甲烷/氧气的当量比为1时不同流量对微燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明,随着混合气流量的增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的质量浓度下降。     

二甲醚／空气预混合气燃烧特性

利用定容燃烧弹研究了不同当量比和初始压力下的二甲醚/空气预混合气的燃烧特性,并基于准维双区模型计算了二甲醚/空气预混合气燃烧特征参数.研究结果表明:在各初始压力条件下,化学计量比附近的混合气压力升高率和混合气质量燃烧速率最大.对于稀混合气和当量比混合气,火焰传播速率随初始压力的降低而增加;而对于浓混合气,火焰传播速率随初始压力的降低而降低.最高燃烧压力出现在化学计量比附近而与初始压力无关.对于给定的当量比,最高燃烧压力随初始压力的增加而明显增加.在化学计量比附近,燃烧持续期和火焰发展期最短且基本上不随初始压力变化.     

氢气微尺度催化燃烧过程的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN,并运用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及表面催化反应对空间气相反应的影响。计算结果表明：OH浓度的高低可用来判断微型管道内是否发生表面催化反应。由于壁面的催化作用,空间气相反应发生的难度增加,即表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成三种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

甲烷/空气典型混合模式在约束空间内的燃烧特性研究

燃料质量浓度分布在一定程度上影响混合气体的燃烧效率,能使燃气充分混合的同轴射流、旋片同轴、轴切结合、切向旋流等典型混合模式在航空发动机、燃气轮机及火箭发动机等先进燃烧技术应用中较为常见。因此,设计了甲烷/空气部分预混的燃烧实验装置,较为系统地实验研究了旋流数和轴向流速对混合气体在约束空间燃烧室内燃烧特性的影响。结果表明：对于有中心射流的混合结构,燃气轴向流速较低时产生黄色火焰,增大轴向流速,黄色火焰转为蓝色湍流火焰,且温度分布趋于均匀;纯切向旋流燃烧器的掺混效果较好,受燃气轴向流速的影响小,火焰结构稳定,均为蓝色火焰,温度轴/径向分布均匀且趋势一致,同当量比下燃烧产物中的污染物体积分数最小。     

乙醇-氢气-空气混合物层流燃烧特性研究

氢气是一种高效的添加剂,可以改善生物质燃料的层流燃烧特性。为研究氢气对乙醇-空气预混层流火焰燃烧特性的影响,利用定容燃烧弹结合高速纹影摄像技术,系统研究了初始温度为400 K,初始压力为0.1 MPa和0.4 MPa,氢气含量为0%、10%、30%、50%、70%和90%,当量比为0.7 ~ 1.4时的氢气-乙醇-空气混合燃料的层流燃烧速度（LBV）、火焰厚度和马克斯坦长度等参数,并采用辐射校正公式使LBV更加精准。通过数值仿真构建预混火焰模型,与实验结果进行对比。结果表明,氢气比例的增加可以提高混合燃料的层流燃烧速度。当氢气比例小于50%时,LBV随氢气比例的增加线性增长。而当氢气比例大于50%,LBV随氢气的增加呈指数增长。初始压力的上升虽然降低了LBV,但提高了LBV的增长率。此外,随着氢气比例和初始压力的增加,火焰厚度减小,马克斯坦长度降低,火焰的不稳定性增强。     

汽油机燃烧室催化燃烧试验研究

本文阐述了利用分子束和是有谱技术对仙化材料进行筛选后，选用Ｃｕ２Ｏ作催化剂，涂在汽油机燃烧室表面，进行的性能对比试验及试验结果分析。     

汽油机燃烧室催化燃烧试验研究

本文阐述了利用分子束和电子能谱技术对催化材料进行筛选后，选用Ｃｕ２Ｏ作催化剂，涂在汽油机燃烧室表面，进行的性能对比试验及试验结果分析。     

柴油机预混合燃烧循环变动特性研究

在发动机台架进行了直喷式柴油机预混合燃烧中低负荷循环变动的试验研究。分析了EGR、喷油始点和喷油压力对预混合燃烧循环变动的影响。研究结果表明:预混合燃烧的燃烧持续期短,放热迅速,最大压力升高率较大,增大EGR和推迟喷油降低了最高燃烧压力和最大压力升高率,最大压力升高率的循环变动系数随EGR增大而增大,随喷油推迟而减小。燃烧发展期与最高燃烧压力、最大压力升高率、最大放热率、燃烧持续期和燃烧重心等参数具有很强的相关性。燃烧循环变动小的点与排放较好的点参数相吻合。利用空燃比很好地反映了EGR、喷油率始点等参数对燃烧循环变动系数的影响。平均指示压力的循环变动系数在正常情况均小于10%。并提出了减小循环变动进一步降低排放可能采取的措施。     

燃烧室结构对微燃烧器内甲烷燃烧的影响

为了合理设计微燃烧室,建立了微燃烧室内的湍流燃烧模型,采用Fluent软件对不同结构微燃烧器中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟.甲烷/氧气的当量比为1,混合气流量为200mL/min,入口温度为300K,并比较了不同结构微燃烧室内燃烧情况的差异.计算结果表明,随着燃烧器的长度和宽度增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的浓度下降.