热量再循环对有机尘埃微粒燃烧的影响

研究了热量再循环和不同式Lewis数,对有机尘埃微粒燃烧的作用.在微型燃烧室中,由于热量再循环的影响更加显而易见,所以建立更好的模拟微型燃烧室性能的计算模型显得十分必要.为了模拟有机尘埃微粒的燃烧,假定尘埃微粒首先被气化,氧化成为一种化学结构已知的气相,接着假定该可燃气体的化学结构为甲烷.为了研究火焰的结构和求解控制方程,认为火焰结构由3个区域组成,即预热气化区、反应区和后火焰区.通过从后火焰区到预热区的排热来评价再循环现象.问题如下分步求解:首先对各区域的控制方程无量纲化;接着对各区域应用必要的边界条件和协调条件;然后按分析模型,对控制方程以及必要的边界条件和协调条件,同时进行求解.表明,再循环和不同式Lewis数,对有机尘埃微粒的燃烧特性有着显著的影响,得到不同微粒半径时的燃烧速度曲线和温度曲线等.结果与已发表的试验数据吻合.     

喷雾碰壁燃烧数值模拟研究北大核心CSCD

燃油喷雾碰壁是小型高压直喷式柴油机中普遍存在的现象.燃油碰壁会影响缸内燃烧过程,进而显著地影响柴油机的动力学、经济性和排放性.为了更好地认识燃油喷雾碰壁燃烧现象,该研究采用数值模拟的方法对该过程进行计算,探究其特殊的燃烧特性.研究结果表明:在碰壁喷雾的两阶段燃烧过程中,喷雾碰壁促进喷雾径向发展半径和卷吸高度的增加,促进近壁面油气混合,在近壁面形成有利于低温点火的条件.低温燃烧反应在混合气较为稀薄的近壁面区域开始,随后向碰壁喷雾中心浓混合气区域发展.随着低温氧化燃烧持续放热,碰壁喷雾雾束中心区域温度逐渐升高,同时积累大量甲醛.由于喷雾碰壁会导致碰壁雾束中心形成较浓混合气,并且低温燃烧放热量较少,导致部分碳氧化物无法完全燃烧,增加了碳烟的生成量.另外随着高温燃烧的进行,温度持续升高,碰壁喷雾卷吸更多环境气体,进而产生大量氮氧化物.     

航空发动机环形燃烧室噪声总声级多元回归模型研究

本文利用航空发动机环行燃烧室测试数据 ,采用线性回归和非线性回归两种方法分别得到了燃烧室噪声总声级和燃烧噪声峰值及峰值频率的拟合模型 ,并利用线性回归模型由燃烧室外部测量结果估算燃烧室内部总声级 ,所提供的噪声数据可供研究发动机燃烧室结构完整性和可靠性时参考 .     

煤颗粒燃烧破碎特性及其分数维理论

本文采用激光衍射法和光学显微计算机图像系统及自行开发的软件,测量了三个典型煤在快速加热初期燃烧、等温加热燃烧和火焰燃烧方式的颗粒尺寸,运用分数维理论,建立了煤燃烧颗粒破碎理论,实验和理论研究揭示了煤燃烧中颗粒尺寸变化的本质,理论计算和实验结果符合良好。     

前言北大核心CSCD

力学学科的发展是一个理论与应用相互促进,不断深入认识问题本质的过程.湍流燃烧是其中一个极其重要、极其挑战,同时也因为极其丰富的物理现象而引人入胜的研究领域.在基础理论层面,湍流燃烧相比无化学反应的湍流系统,反应放热导致火焰与流动的复杂相互作用,出现了更多的参数依赖关系,例如化学动力学特征时间与火焰尺度等.     

煤颗粒燃烧的形状特性和理论

以实验和分数维理论为方法,研究了煤颗粒燃烧中形状变化过程和特性。建立并运用光学显微计算机图象颗粒测量分析系统,测量了3种典型煤种,在不同燃烧方式下的颗粒形状参数,获得了煤燃烧过程中颗粒形状变化过程的基本现象,以此为基础,建立了煤颗粒燃烧形状理论,包含了燃烧颗粒形状维、颗粒形度分布和燃烧SMS方程等。     

微重力下悬浮区的热毛细对流及其控制

本文主要定量研究用沿熔体表面喷射惰性气体的方法来控制Marangoni对流,抑止振荡现象的机理与可行性.导出了支配悬浮区热毛细对流的基本方程与正确边界条件,给出了粘性与边界层情况的对应关系,并应用ADI方法对微重力下悬浮区热毛细对流进行了数值模拟,讨论了各种参数(如Ma,R_σ,Gr)对于流动的影响.     

数值模拟计算在1000MW塔式锅炉NO_x生成特性中的应用研究

在新建的大型燃煤电站锅炉设计时,通过对炉内燃烧过程的合理组织,以取得锅炉低NO_X排放的效果.采用计算流体力学(CFD)模拟的方法,进行了某电厂1000MW超超临界塔式锅炉的数值模拟计算分析,获得了该1000MW塔式锅炉炉内速度场、温度场、CO浓度场、O-2浓度场和NO_X浓度场分布.计算结果表明:该1000MW塔式锅炉炉膛主燃烧区域的中心形成了巨大还原区,并且在炉膛上部具有明显的还原区域,能实现低NO_X排放的预期目标.数值模拟计算研究结论可用于指导锅炉燃烧系统的优化运行和NO_X排放的控制.     

大速差同向射流——一种新型火焰稳定与强化燃烧的空气动力学原理

本文介绍了一种稳定火焰和强化燃烧的新型空气动力学原理——大速差同向射流技术。单股或多股高速小射流(空气、蒸汽或其它气体)与低速的主气流(燃料和空气混合物)同方向射入燃烧室,可以产生高湍流强度的大回流区,从而可以使可燃混合物与高温回流烟气有效地混合,以维持燃烧室内稳定而强化地燃烧,甚至对于着火性能很差的燃料也是如此。这是继传统的旋流燃烧器和钝体燃烧器之后又一种新型的有效而实用的火焰稳定方法。基于这种原理研制的煤粉燃烧器更具有优良的性能,并且在结构上也很简单。这种类型的煤粉预燃室,已经在电站和工业锅炉上安装使用。目前,使用这种预燃室可以在冷风条件下成功地启动贫煤(V^f<15％,A^f>30％)锅炉及低负荷情况下仍能维持燃烧。这项新技术所展示的火焰稳定和强化燃烧原理在燃烧界引起了广泛的关注和兴趣。     

气体中火焰传播的数学

<正> 人类生活离不开火,在大约一百万年前,我们的祖先已经能够使用天然火,至少在一万多年前,我们的祖先已经懂得人工取火.但是,对火焰传播现象进行系统的科学研究工作的历史并不长,运用现代的数学工具对火焰作定性和定量的分析,可以说还刚刚开始.在气体中火焰的传播实际上是一种波动现象,人们通过长期的观察发现有两种基本的波型:爆燃波和爆轰波.前者反映了一种在气体中较为缓慢的燃烧过程.例如,在汽车和飞机发动机燃烧室内产生的就是这种波.而后者是一种猛烈且高速的燃烧过程,这种过程的结果往往是破坏性的.例如,当煤矿坑道中飞扬的煤粉达到一定浓度以后,就会产生爆轰波,引起爆炸事故.又如面粉厂中面粉的粉尘浓度过大时,也会造成工厂的爆炸事故.这样的事故在国外和我国都曾发生过.大型的运油船如果漏油,就会在周围形成大片可爆炸气云,爆轰波可能在这种气云中形成,这是必须防止的一个潜在危险.利用爆轰波原理,人们制造了气浪弹,这是一种装有环氧乙烷的装置,使用时首先将装置炸开,使     

黏性分层流中椭球体俯仰振荡研究

以黏性密度分层流下椭球体自由俯仰振荡衰减过程为研究内容,建立了密度连续分层流数值计算模型.通过对经典小球黏性绕流场的数值模拟和增阻系数的计算验证了数值模型的正确性.以初始45°攻角下的椭球体俯仰振荡过程为研究对象,采用基于Aitken亚松弛适应算法的双向流固耦合方法,数值模拟了不同内Froude(弗汝德)数Fri下椭球体俯仰衰减振荡的动态绕流场.数值研究结果表明,俯仰振荡将上下搅动周围流体,在椭球体上下两侧对称形成四个密度涡环,密度的垂向分层限制了涡环的垂向传播,也加速了涡环的消失,这种限制助长了水平运动的发展,远场尾涡流场将以水平波动的形式传播.在较高的内Froude数Fri和Reynolds(雷诺)数Re下,双向耦合抑制了数值震荡.研究还发现,随着来流速度的增加,阻力系数不增反降,这说明,对于自由俯仰振荡的椭球体,负阻尼现象仍然会出现.     

基于Gauss羽流模型低阶预估旋流燃烧室中守恒标量的空间分布北大核心CSCD

混合分数是表征燃料-空气混合的守恒标量,是湍流燃烧建模的关键参考标量.其空间分布通常通过三维数值模拟获得,然而对于几何形状复杂的燃烧器,三维数值模拟耗时长、成本高,导致燃烧器迭代设计过程效率低.该研究发展了基于Gauss羽流(Gaussian plume)模型的低阶模型来计算旋流燃烧室中的混合分数场,以加速燃料-空气混合策略的评估和参数化设计过程.相比传统的构型,新推导的Gauss羽流模型包含了径向对流的影响和针对旋流来流的修正.进一步发展了镜像反射模型来模拟壁面-羽流的相互作用,并引入相关修正来确保质量守恒.将新推导的Gauss羽流模型应用于甲烷旋流燃烧室混合分数场的低阶预测.基于数值收敛的三维数值模拟生成的数据库,首先采用最小二乘法对模型参数进行优化,然后在宽范围条件下验证了模型的预测精度.该研究不仅为旋流燃烧器内混合分数的快速预测提供了一种新方法,而且为Gauss羽流模型的进一步发展和应用提供了实例.     

目标拦截模拟系统中的造型方法

对目标拦截模拟系统中的造型技术作了研究.包括飞行器造型、地形造型、火焰喷射模拟等.提出了蒙皮技术造型中存在的三个问题及相应改进措施.给出了一个基于蒙皮技术的地形生成新算法.利用嵌套圆台扰动的思想较好地实现了导弹飞行时的火焰喷射模拟.     

挥发分对煤尘爆炸特性影响研究

为了研究挥发分对煤尘爆炸的影响,利用FCY-II粉尘云最低点火能测定仪和水平玻璃管煤尘爆炸试验系统,测定了不同挥发分含量的煤尘爆炸最小点火温度和爆炸产生的最大火焰长度,分析了挥发分对煤尘爆炸最低点火温度影响,即通常情况下挥发分含量越大,最低点火温度越高,个别煤样不符合此规律,是因为水分含量过高,对煤尘爆炸起到抑制作用.选用合适的湍流及燃烧的数学理论模型,应用CFD软件模拟不同挥发分含量下煤尘爆炸的最大火焰长度,模拟结果与试验数据比对,误差均20%,说明数值模拟结果可靠,模拟手段可行,为划分爆炸等级和制定防爆措施提供参考依据.     

泄爆诱导的湍流、旋涡和外部爆炸

基于k-ε湍流模型和Eddy-dissipation燃烧模型,采用同位网格SIMPLE算法,对充满甲烷-氧气预混气的带导管柱形泄爆容器向空气中泄爆的情形进行了数值模拟．根据计算结果,分析了泄爆后外流场中可燃云团、火焰和压力的变化过程．结果表明,外部爆炸是因射流火焰点燃高压区中的可燃云团,从而引起的剧烈湍流燃烧所致．同时还讨论了外流场湍流和涡量的分布特征．射流火焰进入外部可燃云团后,湍流主要分布在平均动能梯度较大的区域,而不在火焰阵面上．涡量分布主要受斜压效应的影响,在压力和密度梯度斜交区域,其值较大．     

论超声速燃烧

论述了超声速燃烧概念 ,提出了对超声速燃烧的两种不同理解 ,论述了超声速燃烧与亚声速燃烧的不同 ,指出了超声速燃烧传播机制的特点和等截面超声速燃烧加热量的限制 .通过超声速流动中的燃烧分析 ,表明定常爆燃产物的熵增和总压损失随燃烧速度的增加而减少 .还论述了在欠驱动弱斜爆轰解条件下 ,波角不受斜劈角控制 ,只决定于燃烧速度 ,因此此解可能变成常波角的自持斜爆轰 .     

改进的G'/G-展开式法在广义Kuramoto-Sivashinsky方程中的应用

广义Kuramoto-Sivashinsky方程描述了火焰燃烧的位置波动,一种流体沿着垂直壁的运动以及—个均匀介质中的空间均匀振荡化学反应.通过应用改进的(G'/G)-展开式法,我们获得了广义Kuramoto-Sivashinsky方程新的双曲函数行波解,并且给出了各参数的限制条件.事实证明,改进的(G'/G)-展开式法对求解数学物理中的非线性偏微分方程是非常实用的.     

火烧油层燃烧前缘位置确定新方法

火烧油层表现出复杂渗流特征和明显的区带特性,目前还缺少成熟的火烧油层的燃烧前缘监测方法,根据火烧油层的特征建立了包含已燃烧区和未燃区的燃烧前缘解释模型,进而利用油藏数值模拟方法建立了典型均质油藏火烧油层模型,在此模型上研究了注气井关井后的压力和压力导数变化特征,并把计算和实际燃烧前缘参数进行了对比;最后对辽河油区火烧油层试验区内一口注气井的试井资料进行了解释分析,得出的燃烧前缘距离注气井89m,与生产动态分析结合分析,认为利用注气井试井方法计算火烧油层前缘位置结论可靠,能够准确反映油井生产状况和注气井受效情况.     

方柱/板结合部马蹄涡流动结构的动力学模态分解

方柱/板结合部区域的马蹄涡系统存在多频流动现象.为了研究各频率所对应的振荡规律及其潜在的动力学信息,对方柱/板结合部处于周期振荡流动状态的马蹄涡系流动结构进行数值模拟,发现处于周期振荡流动状态的马蹄涡系为倍频流动现象.运用动力学模态分解(DMD)技术对方柱体上游对称面上的速度场进行模态分解,将所得到的第1、2、3阶模态分别叠加到平均流模态进行模态重构并在时域上进行推进演化分析.结果表明:周期振荡马蹄涡系以不同尺度马蹄涡间的相互卷并为主,发现了马蹄涡间不同的卷并方式.     

基于GA-BP的锅炉燃烧系统的仿真与研究

在当今社会中,我国的发电仍然以火力发电为主.锅炉能否安全经济的燃烧是火力发电厂最为关心的问题.锅炉安全经济的燃烧不仅可以使得发电成本降低还能有效的减少有害物质的排放.依据某热电厂的现场数据选用BP神经网络来对锅炉燃烧系统进行建模分析.利用遗传算法对BP神经网络的权值、阈值进行优化,建立更为理想的GA-BP网络模型.实验结果表明,在采用遗传算法优化的神经网络之后,模型的收敛速度、训练精度得到了有效的提高.为了进一步的研究该系统,建立模糊PID优化控制器并仿真,仿真结果证明了模糊PID的优越性.以上研究说明,通过以上手段可以有效地优化热电厂的锅炉燃烧系统.