宽度与角度耦合作用下固体表面火蔓延加速特性

研究了杉木和樟木两种典型的可碳化固体表面在不同试样宽度和不同放置角度的火蔓延加速特性.试样宽度范围为2～12 cm,每间隔2 cm为一组工况;放置角度为-20°～30°,正角度每间隔10°为一组工况,负角度每间隔5°为一组工况。通过分析试样表面火焰蔓延速度、火焰特征参数(火焰形态、火焰面积、火焰温度)及试样质量损失速率等的变化规律,观察火蔓延特性。研究发现,火蔓延速度、质量损失速率及火焰面积均随着试样宽度和放置角度的增大而增大;试样宽度对火蔓延发生加速行为的临界角度有影响,并揭示了试样宽度对火蔓延加速行为的影响机制;得到了火蔓延过程在试样宽度和放置角度耦合作用下的稳态蔓延和加速蔓延之间的临界条件。     

低密度EPS不同角度及厚度情况下火蔓延特性研究

本文采用小尺寸实验的方法探究了低密度EPS火蔓延及其熄灭特性,分析了密度、厚度以及角度综合因素对EPS火蔓延及熄灭的影响。研究发现:密度为6 kg/m^3的EPS,由于密度很小,材料厚度以及放置角度受到密度影响的抑制,EPS均无法被火源点燃进而进行火蔓延;而当密度为10 kg/m^3的EPS,随着材料厚度以及放置角度的增加,试样经历了从不能点燃,到短距离不稳定火蔓延,正常蔓延,以及蔓延过程中收缩性熄灭等过程。研究发现,密度为10 kg/m^3,厚度为4 cm的EPS试样,当放置角度为0°、10°、20°和30°时,能够正常蔓延,而当角度增加至40°、50°时,EPS火蔓延过程中出现了收缩性熄灭的现象.通过分析火蔓延过程收缩性熄灭机理,发现火蔓延速度与预热区的长度之间的相互竞争机制,是导致熄灭现象产生的主要原因。实验结果表明,收缩性熄灭对火蔓延速度,池火区长度以及表面火焰区火焰形态等都产生了相应的影响。     

可控热氛围下正庚烷液滴流燃烧火焰特性研究

基于超声雾化技术,通过配比不同载气流量和燃料流量制备了四种当量比的正庚烷液滴流,利用Spraytec喷雾粒度分析仪确定其粒径分布,并在可控热氛围下对其稳态火焰特性进行了研究,分析了液滴流贯穿高度、火焰起升高度、火焰高度、火焰宽度等参数的变化规律。结果表明:液滴流燃烧时总体呈淡蓝色预混火焰,但液滴流浓度增大、热氛围温度升高时会产生暗红色尾焰;液滴流贯穿高度、火焰起升高度和火焰宽度都随热氛围温度升高而减小,而火焰高度随热氛围温度先降低后升高,且在高温区随当量比增大而升高;燃料流量增大使液滴流贯穿高度和火焰起升高度降低,使火焰宽度变小;载气流量增大使液滴流贯穿高度减小,使火焰起升高度在高温区减小,在低温区增大。     

环境风下三面围护结构内池火火焰形态参数预测

本文通过开展环境风下三面围护受限结构内油池火燃烧实验,研究火焰形态随风速的变化规律。实验结果表明该受限结构内油池火的最大火焰高度、火焰迹线长度均随风速呈不变或增大趋势。将实验数据与前人的预测模型进行对比,发现前人的模型不能很好地描述池火火焰形态的变化规律。通过物理模型和无量纲分析,耦合了三面围护结构和环境风对池火火焰形态的作用,提出火焰高度和火焰迹线长度的预测模型。     

湍流条件下煤粉颗粒群着火特性实验研究

本文搭建了平面火焰携带流反应器系统,研究了不同煤粉条件下煤粉颗粒群湍流射流着火特性。实验表明,湍流射流速度下低挥发份煤着火表现出扩散状暗红色火焰形态;随挥发分含量的增大,火焰亮度增加,并且在一定高度处发展为颗粒群群燃着火。随给粉量的增大,着火延迟呈现先减小后增大的趋势,最佳给粉浓度为0.75~1.00 kg/m~3。随粒径的减小,加热速率更快,挥发分大量析出使得火焰亮度增加;并且颗粒间的相互作用增强,更早出现颗粒群的群燃现象。     

重力对扩散射流火焰动态特性的影响

本文探讨重力对扩散射流火焰动态特性的影响规律。结果表明,火焰闪烁现象是一种浮力诱导不稳定性,在浮力消失或反向重力场中,不存在这种不稳定性现象,闪烁频率与燃料射流速度无直接关系,但涡的大小随燃料射流速度的增大而增大。存在触发火焰闪烁的临界高度,闪烁频率与重力成平方根关系式。反向重力情况下,也存在浮力稳定型平面火焰,它反映了浮力与火焰的耦合作用。     

甲烷层流和湍流预混火焰OH^*和CH^*的化学发光特性

化学发光能够对火焰结构和燃烧过程进行良好的表征,但利用化学发光对湍流火焰进行测量的研究相对较少。为了更深入地研究和发展湍流燃烧理论,设计了伴燃射流燃烧器,通过ICCD相机和相应滤波片获取了OH^*和CH^*的化学发光图像,对甲烷/空气层流和湍流预混火焰的化学发光特性进行了研究,并利用分布高度、峰值位置、强反应区占比、峰值等参数对不同速度和当量比时的OH^*和CH^*进行表征。结果表明,层流时OH^*和CH^*的分布明显不同,而湍流的混合作用导致二者的分布范围趋向一致。随着当量比增大,不同速度下OH^*和CH^*的分布高度都呈单调递增趋势,但湍流的增长趋势要相对平缓;峰值位置的变化趋势与分布高度几乎一致,间接表明OH^*和CH^*的主导生成反应不变。强反应区占比在层流和湍流状态下的表现完全相反:从贫燃到富燃,层流中由大于0.1降低到0.05以下,而湍流中则由0.05上升到0.1以上,表明湍流对贫燃时的燃烧反应起抑制作用,在富燃时反而起促进作用。另外, OH^*和CH^*的峰值变化可以对火焰的流动状态进行判断,且CH^*尤为明显:随当量比增加,如果峰值先升后降,则可以认为火焰为层流状态;如果峰值单调递增,则是湍流状态。以速度和当量比为自变量,以OH^*和CH^*的峰值比为因变量,提出了不同速度条件下利用化学发光对当量比进行定量表征的统一关系式,解决了不同速度时需要分别进行拟合的问题,对后续的化学发光燃烧诊断研究具有重要意义。     

围压作用下伟晶辉长岩的能量特性及破坏模式分析

为探究围压条件下伟晶辉长岩的能量释放与破坏模式的关系,利用霍普金森压杆和LS-DYNA数值模拟软件对伟晶辉长岩开展了不同围压和不同冲击速度下的动态力学性能测试,分析其在不同围压和应变率下的能量释放特征及破坏规律。结果表明：高围压下,试样无明显塑性变形阶段,且围压状态对高应变率下的动态抗压强度有抑制作用,当冲击气压高于0.4 MPa时,动态抗压强度的增长趋势放缓;应变率和围压对伟晶辉长岩的能量与破坏模式有显著影响。随着围压的升高,试样的反射能占比增大,而透射能占比减小;能耗密度随应变率的增加而增大,当应变率为95 s^-1时(对应的冲击气压为0.4 MPa)出现拐点,同时高围压下的能耗密度大于低围压下的能耗密度。对于处于围压下的试样,其破坏断面多带有一定的角度,通过LS-DYNA有限元软件模拟了试样在围压下的动态破坏过程,发现中低围压下试样多呈剪切破坏,而高围压下试样有多条剪切裂纹发育贯通,呈复合破坏模式。     

预混燃气射流火焰噪声与火焰稳定性

本文通过视频信号与声频信号实验分析了燃气射流火焰的声发射特征。燃气火焰的声发射在出现上有其突发性,与火焰的不稳定工况有关。当气流速度使火焰面达到临界脱火状态时,声发射达到最大。初步分析表明,当气流速度达到可以使未燃混合气突入火焰面内使火焰发生微小爆炸,引致声发射在宏观上突然增加。本文分析对于通过声波监测火焰;预警脱火有一定作用。     

反扩散火焰温度场特性的实验研究

本文设计搭建石英管反扩散层流燃烧实验系统,研究了不同雷诺数和燃料组分条件下反扩散火焰的温度场特性。实验表明,反扩散火焰中心某一高度存在燃料和中心空气快速混合区域,体现出一定的预混燃烧特性。随中心射流雷诺数增大,火焰底部冷核区增大,高温区位置沿轴线上移,但火焰最高温度点的水平高度先升高后降低。不同燃料组分下,反扩散火焰的整体温度有所变化,但火焰温度的分布特性基本相似。     

不同种类燃料火焰的辐射光谱测量

利用CCD光纤光谱仪测量不同燃料的火焰辐射光谱,得到了不同种类燃料燃烧时火焰光谱的不同特征。分析这些特征可以对燃料进行判别,也可以对不同火焰进行监测和诊断。     

层流预混气体多棱火焰燃烧现象的分析

在一定条件下,层流预混气体燃烧过程中可清晰地观察到多棱火焰现象。本文从燃料浓度、温度对燃烧速度、气流速度的影响出发,推导出了火焰面变化随空气消耗系数的关系式,并得出了形成多棱火焰现象的条件为:Kx<0。用该式判断的丁烷层流预混气体燃烧的多棱火焰区与实验结果基本吻合。     

稳定器后燃油浓度分布及焰锋位置计算

1前言加力燃烧室的燃油浓度分布，对加力燃烧室的性能，如燃烧效率、燃烧稳定性等有重要影响。在加力燃烧室的设计、研制过程中，需要燃油浓度场的计算做为设计、研制的辅助手段。本文发展了轨道扩散法用于计算燃油浓度分布，并首次利用燃油浓度分布来计算稳定器后火焰前锋的位置。为加力燃烧室的设计分析和性能改进提供依据与手段。2浓度场计算浓度分布计算采用轨道扩散模型。其基本要点为：（1）燃油一出咳喘即被雾化成按一定初始尺寸分布的油珠群；（2）相同尺寸组的油珠沿其最大概率轨道运动，同时又绕该轨道进行扩散和蒸发；（3）认为…     

喷嘴雾化特性实验研究

液体雾化是当前两相流研究中非常重要的课题,在农业、能源以及环境工程中具有广泛的应用价值,进行深入系统的研究具有重要意义。本文以空气、水为工质,使用马尔文粒度仪对单相和两相雾化器喷嘴的雾化特性进行了比较实验研究。测量了不同压力配比条件下液体雾化粒子的粒径分布,详细讨论了压力对于喷嘴雾化效果的影响。同时得出了两相流量与压力之间的变化规律。     

不同衬底上制备YBa2Cu3O7-δ超导薄膜的微结构研究

采用大直径中空柱状阴极直流磁控制溅射装置，在LaAlO3和Zr(Y)O2衬底上制备YBCO超导薄膜。用透射电镜（TEM）、扫描隧道显微镜（SIM）和原子力显微镜（AFM）对薄膜和衬底间的界面，薄膜的螺旋生长结构，YBCO薄膜及其相应衬底的表面形貌进行了观察和测量。分析了基片表面形貌及表层内缺陷对界面附近薄膜组织结构的影响。研究了不同衬底沉积的超导薄膜具有不同表面形貌的原因。从生长机理角度对表面形貌、缺陷和位错的形成机制进行讨论。     

预混气体燃烧火焰闪烁现象分析

在低速射流的预混火焰和扩散火焰中都存在火焰闪烁现象。对扩散火焰,其机理已比较明确,是由于浮力诱导引起的一种水力学不稳定性。而对预混火焰闪烁现象则存在水力学不稳定性和热驱动不稳定性两种观点。本文根据水力学不不稳定性观点,把预混火焰的闪烁现象看成是包围火焰锋面的已燃混气层中内、外区间在垂直方向上的相对脉动,应用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不稳定性机理进行了分析,获得了火焰闪烁频率与重力和压力的关系式,并与已有的结果作了对比。     

乙烷对冲扩散火焰中PAHs的生成

本文使用详细的化学反应机理模拟了C2H6／O2／N2／AR层流对冲扩散火焰中多环芳烃的生成动力学过程。反应机理包括96种组分的502个基元反应。通过数值计算分析了层流对冲火焰的结构和主要反应物、中间物质和反应产物的浓度变化,并与相关文献的实验结果进行了比较。结果表明,数值模拟在燃烧过程和PAH生成规律上与实验结果是一致的,但在某些组分的定量预报上存在一定的差别。     

湍流火焰自相似临界微尺度分析

自相似临界尺度表征了湍流火焰内保持自相似特性的最大尺度，是确定湍流各相同性的特征尺度．本文利用光学显微技术和计算机图像处理技术，提取并分析了湍流火焰微尺度结构的曲线度和线性回归均方差在不同放大倍率下的变化规律，提出了利用相似度偏差和临界放大倍率来确定自相似临界尺度的思路，并借助于Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ微尺度η的定义，推导出临界尺度η＇的数学关联式．     

不同状态蒽的荧光特性

本文利用时间相关单光子计数技术,系统地测量了不同状态(蒽溶液、蒽单晶、蒽的真空蒸膜)的荧光寿命,给出了较精确值。得到了在室温下蒽/乙醇,蒽/苯的荧光寿命随浓度增加变短,而在固态样品中,蒽的寿命变长,对于蒽单晶为15.3ns,而对蒽真空蒸膜为19.1ns,并且,在溶液样品中,不同峰值的荧光寿命基本相同。 还系统测量了蒽在不同状态下的激发谱和发射谱,观察到在固体状态下谱线加宽,并有较大红移。 我们观察到蒽/乙醇,蒽/苯随着浓度的变化其激发谱有明显的变化,而它的发射谱基本保持不变。     

简体长度对旋风分离器内流场影响的数值模拟

采用RSM(雷诺应力模型)对旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,计算得到不同筒体长度旋风分离器内流场的流动特性,结果表明分离器内的切向速度随着筒体长度的减小而增大;气体旋转运动的强度越强,分离效率越高.但筒体长度过短时,湍动能在内外涡分界面处有较大波动,使分离效率降低;当进口气速一定时,旋风分离器的压降随着筒体长度的增加而降低.