质子交换膜燃料电池内部传热传质三维模拟

针对常规流场质子交换膜燃料电池提出了三维非等温数学模型。模型考虑了电化学反应动力学以及反应气体在流道和多孔介质内的流动和传递过程,详细研究了水在质子膜内的电渗和扩散作用。计算结果表明,反应气体传质的限制和质子膜内的水含量直接决定了电极局部电流密度的分布和电池输出性能;在电流密度大于0.3~0.4A/cm2时开始出现水从阳极到阴极侧的净迁移;高电流密度时膜厚度方向存在很大的温度梯度,这对膜内传递过程有较大影响。     

基于互动小火焰模型的内燃机燃烧过程大涡模拟

引言随着排放法规的日益严格和原油价格的不断上涨,柴油发动机正面临着同时降低排放和减少油耗的双重挑战。计算流体力学(CFD)模拟可以深入理解发动机缸内复杂的流动、喷雾和燃烧过程,     

瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合规律

基于火焰动态传播和超压信号的高速同步采集,实验研究了不同湍流激励条件下瓦斯爆炸火焰结构与压力波的耦合关系。实验结果表明:在无障碍物条件下,火焰阵面较为光滑,由初始的半球状逐渐演变为手指状,最大超压为3.9 kPa。在中间连续障碍物条件下,火焰发展为舌状,最后呈现波浪状,最大超压为12.5 kPa。在两侧连续障碍物条件下,火焰转变为蘑菇状,最终发展为树状,最大超压为11.4 kPa。当火焰结构发生褶皱或卷曲时,火焰表面积增大,已燃气体与未燃气体快速掺混,导致燃烧反应速率和超压上升。进一步的理论分析阐明了火焰结构与瞬态超压的相互作用。     

空心圆柱形液体射流分裂与雾化机理的研究

本文采用线性稳定性分析的方法推导出了普遍三维形式下的空心圆柱射流自由表面扰动发展的特征方程.数值计算结果表明当空心圆柱内半径很小时与圆柱形液体射流的结果是一致的.数值计算还表明,当Je＜1时,空心圆柱射流分裂雾化形态与Ah数(内半径与液膜厚度比)的大小有很大关系,当Ah数较小时射流分裂雾化是轴对称扰动模态与非轴对称扰动模态基本相同,当Ah数较大时非轴对称扰动模态占绝对优势;在Je＞1时,所对应的分裂形态是轴对称模态占绝对优势.     

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。     

多孔介质中往复流动下超绝热燃烧技术的进展与前景

多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧被认为是目前最先进的燃烧技术之一，对其原理、发展背景和关键技术做了简介，并分别从基础研究和应用研究两方面，对该技术迄今的研究进展进行了综述。最后，指出了以往研究的不足，并对该领域今后应当着重开展的研究工作进行了探讨。     

碳粒填充床逆向阴燃传播渐近分析解

阴燃是发生在多孔介质内的缓慢燃烧过程。如果氧化剂能够在多孔介质中渗透进入孔内，则阴燃可以在固体内部形成稳定的波并自行维持传播。本文考虑一圆柱形状的填充床内装碳粒，气体从一端受迫流过，在另一端引起燃料，形成稳定的阴燃。由于此时阴燃传播方向与气体流动方向相反，因此为异向阴燃。本文采用大活化能渐近法，分别分析了氧气安全消耗和固体完全转化两种情形，计算出了反应区的参数值，如：阴燃的传播速率，燃烧温度，固体     

正庚烷部分预混燃烧下多环芳烃生成的简化机理

采用反应流与敏感性分析方法对小分子烃类燃料预混燃烧下多环芳烃生成的详细机理(101种组分,544个基元反应)进行了简化,得到了包括52种组分,83个基元反应的简化机理.采用该简化机理对乙烷预混燃烧下多环芳烃的生成规律进行了数值计算.结果表明,采用该简化机理计算得到的反应物与部分生成物摩尔分数的变化趋势与实验值基本吻合;在该简化机理上加入正庚烷分解和氧化的主要反应(27种组分,36个基元反应),构成了庚烷火焰中多环芳烃生成的简化机理(62种组分,1 19个基元反应);同时对该简化机理在正庚烷部分预混燃烧下多环芳烃的生成规律进行了数值计算,结果表明,采用该简化机理进行计算时所得到的温度分布、主要反应物与部分生成物的摩尔分数的变化趋势与实验值基本吻合.     

亚网格湍动能及湍流弥散效应对燃油喷雾特性的影响

采用大涡模拟方法和不同的雾化模型对定容弹中燃油喷射和雾化过程进行数值分析.着重探讨亚网格尺度湍动能,特别是燃油喷雾所诱导的亚网格湍能源项对液滴运动和喷雾特性的影响,并进一步探讨了亚网格气相湍动能对液滴弥散速度乃至喷雾场的影响.通过对不同的工况条件的模拟计算对喷雾的影响因素进行了讨论并与相关的实验进行了比较.计算结果表明,KH-RT破碎模型要优于MTAB模型,湍流弥散效应和亚网格湍动能喷雾源项对燃油喷雾有着重要的影响,其作用均是减少喷雾贯穿距,使模拟结果更接近于实验.其中,湍流弥散效应的影响更为显著.     

基于过剩焓函数多孔介质中超绝热燃烧的分析

分析了稀预混气体多孔介质中超绝热燃烧反应区的能量集中现象。通过一维双温模型理论上推导出量纲1过剩焓函数。分析表明,超绝热燃烧温度是修正的Lewis数、固体和气体热导率的比值、填充床孔隙率以及量纲1燃烧波波速的综合函数。通过对量纲1焓方程4个源项的分析表明,修正的Lewis数主导源项的大小并决定焓值的分布。