应用三维PDA测量交叉射流尾迹紊流场

本文使用DANTEC公司生产的三维粒子动态分析仪(3D-PDA)对速比为2.5的交叉射流尾迹三维紊流场进行了测量,并与钝体尾迹紊流场进行了比较,发现二者尾迹速度分布存在相似性。交叉射流尾迹湍流脉动非常强烈,但其回流区长度比同截面形状的钝体的稍短。 交叉射流流动是一个普遍现象。很多学者曾对圆形截面副射流的交叉射流进行过实验研究。本文作者亦曾使用测速探针对正三角形截面副射流的交叉射流流动进行过初步测量,并提出交叉射流燃烧器的设想,即使用交叉射流所形成的回流区代替钝体的回流区,从而避免燃烧器本身的磨损与烧坏。     

气体回流区分级着火试验研究

就回流区分级着火燃烧方式在气体燃料燃烧上的应用进行了一系列冷热态模拟试验和工业试验研究．比较了直流、钝体和开缝钝体喷口的出口速度、温度分布，以及在不同气体燃料热值时的稳焰能力。试验表明，开缝钝体喷口中缝小股射流进入喷口后低速回流区能稳定着火，进一步点燃主流，有效地形成回流区分级着火；开维钝体喷口的稳焰能力最强，特别适合低热值煤气燃烧。在大容量锅炉上进行了低热值高炉煤气燃烧的改造性工业试验，试验证明，开缝钝体燃烧器强化了低热值煤气的燃烧，有效地解决了锅炉煤气段燃烧强度不足以至锅炉尾部超温问题。     

带回流的湍流分离流场中煤粉气流燃烧的数值模拟

近年来,在我们所研制的煤粉钝体燃烧器上钝体稳燃的原理得到了有效的应用,并取得了明显的经济效益。有关煤粉燃烧过程的数值计算工作,国外文献已有所报道。而对钝体后煤粉气流的流动、辐射和燃烧过程进行全面模拟,还颇为鲜见,国内几乎未见任何报道。     

湿空气扩散燃烧火焰结构特性研究

利用二维粒子成像速度仪(PIV)对钝体燃烧器中的甲烷／湿空气扩散燃烧的速度场进行测量,考察其火焰的结构特性及其内部流动状况。通过对湿空气燃烧流场与普通燃烧流场的对比分析表明,湿空气燃烧情况下,两种燃烧状态的火焰(回流燃烧火焰和中心射流主导火焰)相互转换的燃空速度比(γ)值要比普通燃烧的小;湿空气燃烧使得喷嘴后的同流空气的速度降低,空气的回流作用减弱,燃料更容易冲出回流区,火焰的稳定性能变差。     

尾缘吹气式稳定器近尾迹流动研究

本文在低速风洞中,利用在线式互相关ＰＩＶ系统,对尾缘吹气式火焰稳定器及Ｖ型火焰稳定器的近尾迹流动进行了测量,分析了瞬态场尾流结构,表明了可控横向射流与主流的相互作用形成可变回流区的特点及其与钝体回流区在流场结构上的不同,为揭示气动稳定器的稳焰机理及燃烧性能的进一步研究提供了重要的理论依据。     

粉煤燃烧的新概念——粉气分离

一、前言 近年来,我国在煤粉燃烧技术发展方面取得了丰硕的成果,陆续开发成功了多项煤粉稳定燃烧装置如钝体煤粉燃烧器、大速差同向射流直流式煤粉预燃室和火焰稳定船式直流煤粉燃烧器以及夹心风浓缩燃烧器等。这些新型燃烧器的应用,大大改善了劣质煤的燃烧过程,煤粉燃烧着火提前,火焰稳定性加强,使劣质煤的燃烧利用达到了一个新的水平。     

花瓣燃烧器低负荷运行理论与应用的研究

本文应用贴体坐标结构化网格对复杂曲面的花瓣燃烧器进行了三维(360°)煤粉燃烧的数值模拟.给出了在75%BMCR和55%BMCR工况下花瓣燃烧器的流场和浓度场,重点分析了花瓣燃烧器的稳燃原理和特性.计算结果表明,在花瓣稳燃器的作用下,煤粉气流进入炉内能立即在瓣后的径向回流区内着火燃烧,并在此区域形成稳定的"值班火焰",为整个风粉气流的着火燃烧提供稳定的热量来源.有利于低挥发分煤在广泛负荷范围内的稳定着火和完全燃烧.     

煤粉预燃室内气体湍流交换系数的实验和数据整理

一、引言 旋流式煤粉预燃室作为一种新型粉煤燃烧器,在降低电站锅炉点火用油,提高煤粉锅炉的低负荷稳燃性能等方面发挥了显著的怍用.旋流式煤粉预燃室合理地组织了旋转射流、环形射流,有其独特的结构和配风方式,其稳燃机理尚不完全清楚.本文作者则在预燃室冷态流动模型上用温度示踪方法试验研究了有根部风的改进型预燃室内气流的混合过程,并用三孔测速探针测量了筒内八个断面上的轴向和切向速度分布,对预燃室内部     

非预混旋流火焰中部熄火及重新稳燃机理研究

本文利用5 kHz同步PIV/OH-PLIF实验装置,结合大涡模拟(LES)耦合PDF燃烧模型,系统研究燃料中心喷射下非预混旋流火焰中部熄火及再次稳燃机理,对比了两种旋流器出口结构的影响.结果 表明,LES-PDF模型可以准确地捕捉到旋流流场分布及火焰形态,包括中部熄火及火焰重新稳定.相比于直燃道的结构,扩张燃道的存在引导了更宽的回流区,改善了中部熄火现象,两种结构对其下游的主火焰再次稳燃高度影响不大.中央燃气射流带来的高标量耗散率使得热损失变大,从而引起中部熄火.同时进一步促进了CH4与空气的预先混合及部分反应前置物(CH2O),为非预混旋流火焰在下游重新稳燃提供了有利条件.通过对火焰再次稳燃处OH反应项及扩散项的分析,发现反应项占据主导地位,部分预混火焰传播为再次稳燃的主要机理.     

不对称射流——另一种新的煤粉火焰稳定燃烧的空气动力学原理

本文提出了利用不对称射流稳定和强化燃烧低质煤粉和水煤浆的空气动力学原理。根据这个原理,研制了一种一次风偏置并且稍有倾斜的新型预燃室。在预燃室的上半部不对称射流产生一个大的回流区。煤粉颗粒和水煤浆能够被直接送入该回流区中。特定的三维空气动力场和煤粉浓度的分布对点火、稳燃和消除灰渣是十分有利的。这类偏置射流预燃室已被证明能够燃烧挥发分10％,灰分30％的低质煤粉和挥发分10％,水分30％的难燃水煤浆。在燃烧过程中预燃室内不积灰不结渣。目前它已被成功地用于工业锅炉和电站锅炉的点火启动和低负荷(50％)稳燃、并且收到了大幅度节油的效果。     

采用偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理及应用研究

水煤浆作为经济型清洁燃料引起了人们的长期关注．水煤浆偏置射流预燃室具有对浆种适应性强，稳燃性能好等特点．本文对偏置射流预燃室稳定燃烧水煤浆的原理进行了探讨，并对该燃烧技术用于处理造纸黑液的研究情况作了介绍．结果表明，采用低压多级雾化喷嘴对水煤浆进行雾化，形成的雾炬和偏置射流预燃室的流场有良好的匹配，在预燃室内形成大尺度的回流区，有利于水煤浆的点火、稳燃和消除灰渣．     

二元火焰稳定器回流量研究(冷态)

钝体火焰稳定器的回流量是影响火焰稳定性的重要因素,根据射流理论可以导出回流量的表达式。图1中,由于射流的引射作用,流量逐渐增加。假定射流与周围气体的性质及温度相同,不计压缩性,则任意平面a—a上射流的总质量流量为     

回流扩散燃烧火焰湍流结构特性的PIV测量

利用粒子图像速度场测量(PIV)技术对不同燃空速度比下的钝体回流扩散燃烧流场进行了测量,考察不同火焰的湍流结构特性.结果表明,流场中轴向脉动速度沿钝体中心轴线成对称分布,轴向脉动速度最大值出现在钝体中心轴线处,流场切向雷诺应力以饨体轴线呈中心对称,在中心轴线处切向雷诺应力值为0,随燃空速度比的增大,轴向脉动速度和切向雷诺应力不断增大,随着与钝体表面的距离增加,流场截面上最大轴向脉动速度不断减小,最大切向雷诺应力先增大,后减小.     

大速差射流型双一次风通道通用煤粉主燃烧器

本文介绍了一种新型煤粉主燃烧器－双一次风通道通用煤粉主燃烧器。它既保留了大速差射流燃烧技术的优点，又彻底克服了燃烧器内容易局部结焦的缺点，从而由辅助燃烧器（或预燃室）发展成为主燃烧器。具有煤种适应性广，低负荷运行范围大，煤粉着火点位置可控等优点。     

钝体燃烧室热态流场的大涡模拟

对圆盘凸台钝体燃烧室的热态流场进行了大涡模拟,利用PIV实验数据,显示了大涡模拟对平均速度及均方根速度脉动量的预测与实验中的测量值基本吻合,模拟获得的钝体后回流区、钝体边缘存在的切应力层等湍流特征信息也得到了实验验证。采用两种不同亚网格模型的大涡模拟结果与实验对比表明,在流动情况特别复杂的区域,Germano动态亚网格模型对流场,尤其是湍流脉动的预测准确性要高于标准Smagorinsky亚网格模型。     

电场对稀燃预混钝体旋流火焰结构的影响

本文研究了开放空间内的直流电场对甲烷稀燃预混钝体旋流火焰结构的影响。施加电场后,火焰面向上游移动,火焰面之间的夹角增大。电场能够提高钝体旋流火焰中上部分的火焰面褶皱率,从而提高湍流火焰速度,但是对根部火焰面结构没有影响。电场对最大火焰面密度没有明显作用,而是通过提高火焰刷厚度提高湍流火焰速度。预混气当量比和燃烧器出口平均速度能够影响电场作用强度。当量比越低,出口平均速度越高,电场的作用越不明显。电场对钝体旋流火焰根部结构影响较弱,且在临近吹熄工况下电场流体动力学作用很弱,对钝体旋流火焰的稀燃吹熄极限没有明显影响。     

Rijke型燃烧器热声不稳定的频率跳跃

为研究热声不稳定的自激机理,搭建了Rijke型预混燃烧器热声不稳定试验台架,研究了其热声不稳定起振过程的频率特性.Rijke型燃烧器为两个不同尺寸的方管,下端封闭,上端开口,多孔介质稳燃体位于燃烧器下端四分之一管长处,甲烷与空气的预混气体在稳燃体上方燃烧,形成平面火焰.试验发现了Rijke型预混燃烧器内热声不稳定的起振过程中存在着频率跳跃:燃烧热释放脉动与燃烧器声场的耦合首先激发低阶的热声振荡,然后此低阶热声振荡逐步消退,再度激发起更高阶的热声不稳定,依次类推,直至激发起适合当前燃烧器结构的稳定持续的压力振荡.     

AVC中钝体布置与燃烧室流动特性研究

先进旋涡燃烧室具有高燃烧效率、低污染物排放和总压损失小等优点,其性能明显优越于其他贫燃料预混合燃烧设备.本文对不同钝体布置方式下,先进驻涡燃烧室中三维冷态气流的流动特性进行了数值模拟研究,得出了燃烧窜流阻、驻涡结构及其稳定性受前、后钝体距离和后钝体宽度两个几何参数影响的规律,为对先进驻涡燃烧室流动和燃烧特性的深入研究打下了基础.     

低雷诺数下钝体三维尾迹中的涡量符号律

钝体是目前各种工程中广泛应用的一种结构.钝体绕流的尾迹涡动力学也是经典的流体力学研究对象之一.本文通过直接数值模拟,针对低雷诺数下各种钝体结构的不可压缩绕流,当形成三维尾迹时,研究具有特定符号的涡量分布特征.通过分析两类钝体结构,基本的直柱体和受到几何扰动的柱体,总结并得到了更为广泛适用的涡量符号律.通过对比并分析这两类钝体结构,结合理论证明的结果,进一步厘清了对产生涡量符号律的这两类钝体结构之间的内在物理关联,即引起自然失稳的小扰动在惯性力作用下产生的表面涡量只能向下游演化发展,而几何扰动则根据扰动位置,产生的表面涡量可以向扰动上游或下游演化发展.从而可以推测所有钝体结构尾迹中的各种型式的涡脱落模态,从涡量符号律的演化角度来看,实际上是一致的,都是起源于壁面产生特定符号组合规律的∏型涡.     

低热值燃料的滑动弧稳燃实验研究

利用旋流实验台进行了滑动弧稳燃低热值燃料的研究,并探究了滑动弧对低热值燃料的火焰特性及熄火极限的影响规律。实验结果表明：低热值燃料燃烧随着当量比变化可以分为五种典型火焰形态。滑动弧可缩短火焰长度,增大火焰张角,使火焰驻定位置靠近角涡回流区和剪切层,从而增强燃烧稳定性。随着滑动弧的加入,角涡火焰间歇消失的不稳定过渡形态得到了极大的改善。随着空气流量的增加,滑动弧的稳燃效果逐渐减弱。滑动弧可有效拓宽低热值燃料的熄火极限。在空气流量40L/min时,稳燃极限当量比最大拓宽了0.35,熄火极限最大拓宽了0.33。提高滑动弧的输入电压对低热值燃料的熄火极限拓宽明显。