窄通道内热厚材料表面火焰传播的实验研究

利用高度为14 mm的水平窄通道对微重力条件下聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙烯(PE)塑料材料表面的火焰传播进行了地面实验模拟研究。在环境气体氧气浓度为30%和50%、低速气流速度小于15 cm/s的实验条件下,实验测量了窄通道内材料表面火焰传播速度随气流速度的变化,它们与微重力下热厚材料火焰传播速度的理论预测结果符合得相当好。分析认为,窄通道能够有效地限制浮力对流,提高燃料表面固相热辐射在火焰传播中的相对作用,从而提供模拟微重力下热厚材料表面火焰传播特性的实验环境。     

镁颗粒群着火和燃烧过程数值模拟

建立了一维非稳态球形镁颗粒群的着火燃烧模型, 数值模拟镁颗粒群的着火和燃烧过程, 研究表明, 颗粒群着火首先发生在颗粒群边界, 随后初始的燃烧火焰会分离为两个, 一个向颗粒群内部传播, 一个向外部传播, 最终内部火焰消失, 外部火焰维持并控制着整个颗粒群的燃烧; 内火焰向颗粒群内部传播过程中, 传播速度会逐渐加快, 且火焰温度值呈逐渐降低趋势. 分析了颗粒群内部参数和环境参数对镁颗粒群着火燃烧的影响. 随颗粒浓度的增大, 颗粒群着火时间略有增长, 但火焰传播速度更快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也更大. 颗粒群初温越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度也会加快, 但燃烧稳定时火焰球尺寸基本不变. 环境温度对颗粒群着火燃烧的影响较复杂, 环境温度越高, 颗粒群着火时间越短, 但火焰传播速度却越慢, 燃烧稳定时火焰球尺寸变化很小. 颗粒粒径和辐射源温度对颗粒群着火燃烧的影响较显著, 颗粒粒径越小或辐射源温度越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度越快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也越大. 数值模拟结果与文献中试验结果相一致. 关键词： 粉末燃料冲压发动机 镁着火燃烧 颗粒群     

煤粉空气撞击射流点火研究

一、前言 煤粉气流的点火是一个重要的煤粉燃烧现象,研究煤粉气流的点火规律,对于选择点火参数、改进燃烧器都有重要意义。研究点燃规律目的在于寻求有利的点燃条件、探明着火的临界条件。即使对单相气流的着 火问题,很大程度上还是依赖实验,     

电火花对于可燃气流的引燃

对电火花引燃可燃气流的问题进行了理论分析和实验研究。将电火花看作是可燃气流中的一个线热源,运用边界层方程,考察反应区的发展,以其能否扩展开去作为引燃的判据,分析讨论了着火临界条件,导出了点火能和流速等参数之间的关系。实验中拍摄了不同条件下火焰发展的面貌,与数值计算得到的反应区发展相比较,表明这种模型确是在一定程度上反映了电火花引燃可燃气流的实际情况。此外,利用汽车发动机点火系统测试了电火花能量、来流速度、电极距离等因素对汽油-空气预混气的着火稀限的影响。     

介观尺度下活性炭微粒的光镊捕捉、点火和扩散燃烧特性研究

为探索介观尺度下固体燃料微粒的燃烧现象,本文提出采用光镊工具对活性炭微粒进行捕捉、悬浮、定位,再通过激光点燃,研究其着火及扩散燃烧特性.介观尺度燃烧室中,光镊捕捉7.0μm活性炭微粒的最低捕捉功率为3.2 mW,捕捉速率范围为103.7—70.0μm/s;活性炭微粒在静止气流中的最低点火功率为3.2 mW,颗粒的等效粒径、周长、面积和圆形度对最低点火功率影响甚微,点火延迟时间约48 ms,提高点火功率,点火延迟时间缩短,最小点火延迟时间小于6 ms;活性炭在着火后先发生无焰燃烧,紧接着发生有焰燃烧,无焰燃烧的扩散燃烧速率满足粒径平方直线规律,其燃烧速率范围为15.0—8.0μm/s;有焰燃烧的火焰面积和强度随燃烧时间发生闪烁,其闪烁频率约29.1 Hz.对于粒径为3.0μm的活性炭微粒,从加热到完全燃烧殆尽所需时间约0.648 s.结果表明:对于聚焦后的高能激光束点燃活性炭微粒的着火属于联合着火模式,在挥发份析出之前,活性炭非均相着火而发生无焰燃烧,挥发份析出后被点燃发生均相着火,火焰面始终保持圆形.     

微重力和常重力环境中柱状固体材料表面火焰传播实验研究

在微重力和常重力环境中,对不同氧气浓度下柱状聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面火焰传播现象进行了实验研究。微重力实验观测了低速强迫对流中的火焰传播,地面实验研究了浮力对流影响下火焰向下传播的规律,分析了氧气浓度与流动对火焰传播的影响。微重力和常重力下的火焰在形态和传播速度上具有显著区别。结合微重力和常重力的实验结果,将火焰传播速度随气流速度的变化关系分为三个区:辐射控制区,传热控制区和化学反应控制区。     

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.     

关于煤粉火焰稳定性和煤粉预燃室及火焰稳定船的作用

沿用预混可燃气体的火焰稳定理论常不能正确地分析煤粉火焰的稳定问题,不宜于用来指导煤粉燃烧设备的设计和运行。本文着重分析了在中国电站煤粉锅炉中已广泛采用的煤粉预燃室和新型火焰稳定船式煤粉燃烧器中煤粉颗粒的运动和燃烧过程,认为在燃烧设备中组织好含煤粉的气流的运动,使能在燃烧室中形成局部的高煤粉浓度、高温和合适氧浓度的区域,成为稳定的煤粉着火有利区,是保持煤粉火焰稳定的原则。此煤粉火焰稳定原则可以阐明各种保持煤粉火焰稳定的技术措施,也有利于分析和开发新的煤粉燃烧技术。     

机油液滴诱发早燃的快速压缩机试验研究

早燃是在火花点火内燃机中的一种非正常燃烧现象,容易诱发超级爆震并破坏发动机。本文在快速压缩机中引入机油液滴,研究了机油液滴对异辛烷可燃混合气着火特性的影响,同步采集了压力数据和燃烧图像。试验结果表明,高温高压异辛烷可燃混合气中的机油液滴能够自燃并点燃周围混合气,其火焰传播特征与火花点火接近。采用3种市场常用发动机机油引入燃烧室均出现了自燃现象,提高压缩终点压力会使机油液滴的着火延迟时间缩短。     

利用OH自由基特征发射谱测量正庚烷的点火延迟时间

在化学激波管中利用反射激波进行点火,采用OH自由基在306.4nm处特征发射谱线强度的急剧变化标志燃料的着火,由光谱单色仪、光电倍增管、压力传感器和示波器组成测量系统,测量了正庚烷/氧气的点火延迟时间,点火压力(1.0±0.1)和(0.75±0.05)atm,点火温度1 170～1 730K,当量比1.0,得到了在此实验条件下正庚烷/氧气点火延迟时间随温度变化的关系式。研究结果表明正庚烷/氧气点火延迟时间随温度的增加呈指数减小,点火压力为0.75atm时,随着点火温度的增加,点火延迟时间的变化率要小于1.0atm条件时。实验结果为建立正庚烷燃烧反应动力学模型,验证正庚烷燃烧反应机理提供了实验依据。     

高温射流点燃煤粉火焰的数值研究

本文用积分近似数值法对电弧等离子体射流点燃煤粉火焰进行了分析研究,探讨了给粉量、电弧功率及煤的种类(不同探发份及不同热值)对煤粉着火的影响,并给出了各种工况下点火室中气相场及颗粒群的速度、温度及浓度剖面分布。所得结论和工业实验及文献[8、9]中实验现象定性符合,有关煤种影响的结论对进一步研制工程装置有参考意义。     

甲烷-空气湍流预混V形火焰特性的数值模拟

应用RNG K-ε湍流模型和EBU-Arrhenius燃烧速率模型,模拟了湍流预混V形火焰的起燃过程。数值模拟首先得出了圆柱形稳定杆后的卡门涡街,并进一步给出了火焰锋面在传播中的特征。在火焰点燃的初期,火焰的形状受到稳定杆尾流的卡门涡街的很大影响。随着火焰向前传播,涡街渐渐消失。火焰锋面的传播过程与差分干涉方法得到的实验测量值吻合较好。     

实验研究气流扰动对R161燃爆特性的影响

低GWP制冷剂以其优良的环保性能将在制冷剂替代及新制冷剂研发中发挥重要作用,但是其中大部分均具有可燃性。因此本文以R161为研究对象,基于自主搭建的制冷剂燃爆极限测试系统,试验研究了R161的燃爆极限和燃烧火焰特性,以及局部气流扰动对其燃爆下限和燃烧火焰特性产生的影响。结果表明,在常温常压条件下,R161的燃爆极限范围是3.9%～16.5%;附加特定局部气流扰动使得R161在浓度明显低于其正常条件下燃爆下限时能被点燃,可能会一定程度的降低燃爆下限;在同等浓度条件下,气流扰动将可能增强火焰燃烧程度。     

超声速预混可燃气流的点火与燃烧

在激波风洞一激波管组合设备上开展了碳氢燃料超声速预混可燃气流的点火与燃烧实验研究。实验结果表明:利用激波对燃料进行预热,并以高温燃气作为引导火焰,可以有效缩短汽油空气超声速可燃混气的点火延迟时间,使之缩短到 0.2 ms以下。利用纹影照片对超声速燃烧流场结构作出了分析;研究了超声速预混可燃气流的温度以及当量比对超声速燃烧流场结构、点火与火焰传播特性的影响。     

湍流预混火焰点火与传播特性研究

可燃预混气的点火与传播过程是发动机燃烧领域最重要的课题之一,尤其是湍流与化学反应的相互作用对预混气点火和火焰传播的影响机理有待进一步研究。本文利用定压球形火焰研究了氢气/氧气/氩气(Le1)在可燃极限条件(当量比0.3)下湍流对点火与火焰传播过程的影响,研究表明,在该工况下,湍流有助于可燃气点火过程,火焰传播过程中,由于湍流的影响,局部拉伸率大于0的区域火焰传播增快,局部拉伸率小于0的区域火焰传播受到抑制,甚至出现局部熄火。     

微波等离子体点火的试验研究

建立了微波点火试验平台,实现了定容燃烧弹内的可燃混合气的微波点火燃烧。研究了不同初始压力、混合气浓度条件下的微波点火燃烧特性。试验结果表明,微波谐振产生等离子体可以在相对燃空当量比为0.65的稀薄混合气条件下实现稳定甲烷点火燃烧。当初始压力较低时,混合气容易被击穿,产生大量等离子体;当初始压力较高时,混合气难以被击穿,但着火后的燃烧速度较快。     

斜喷环流环形燃烧室点火实验研究

本文发展了一种通过旋流喷嘴斜切喷入可燃气体,在燃烧室内形成周向环流以增强掺混的环形燃烧室模型,并开展点火实验研究,使用高速相机记录点火过程中的周向联焰,在不同点火模式下,与传统直喷型环形燃烧室的火焰传播特征进行对比,分析了当量比、空气流量和热功率对周向点火时间的影响。实验发现,斜喷环流的周向速度分量对周向火焰传播过程有重要影响;当空气流量达到一定程度时,影响周向点火时间的流动加速系数主要由空气流量决定。     

窄通道内热薄燃料表面火焰传播特性研究

利用实验和数值模拟对微重力和常重力条件下高度为14mm和10mm的窄通道内热薄纸张表面火焰传播特性进行了研究。不同重力条件下窄通道内火焰传播速度随气流速度变化的规律符合得较好,说明地面窄通道实验能够模拟微重力条件下材料表面火焰传播的主要特征。地面窄通道中浮力流动速度的最大值约为5cm／s,与常规实验通道（高度较大）相比...     

用钝体稳定劣质煤粉火焰的机理性探讨

引言 对于高速的气体或液体燃料的预混气流,其火焰稳定通常是采用钝体来实现的。钝体稳焰的机理可以用热理论模型、边界层点燃理论模型或搅拌反应器模型分别从不同的角度定性地给予解释。近年来劣质煤(或无烟煤)燃烧中采用钝体作为稳焰器来解决其着火延迟和火焰不稳定的问题收到了良好的效果,但对其稳焰机理尚不明确,仍然沿用     

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。