喷管直径对微尺度扩散火焰特性的影响

对均匀空气流中微尺度甲烷扩散燃烧进行了数值模拟,重点考察微喷管内的流动和传热传质对微尺度燃烧特性的影响.研究结果表明,在保持燃料喷出速度一定的条件下,随着喷管直径的减小,喷管内与甲烷喷出速度相反方向上发生热量和质量的传递,燃料与空气的混合在喷管内已经发生,火焰的一部分热量回流到喷管内顶热了未燃混合气,同时也增加了火焰的热损失.当管径为0.15 mm时,甲烷在微喷管内就开始发生化学反应,在进行微尺度解析计算时,必须包含一定的喷管区域.     

管状燃烧器中低热值预混气的燃烧特性

实验研究了低热值CH₄/N₂/Air预混气在旋流管状燃烧器中的燃烧以及污染物排放特性。固定过量空气系数为1.17,通过调节N₂比例得到热值在3.6～5 MJ/m³之间的低热值预混气。结果表明,管状火焰半径随预混气热值降低而减小,当热值小于一定值时,燃烧器的燃烧效率急剧下降,烟气中CO含量大量增加,但NO_x含量始终很低。     

甲烷/富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性研究

本文对甲烷／富氧扩散火焰燃烧区域的分层特性进行了数值模拟和实验研究,结果表明氧化剂中氧浓度的增加加剧了火焰的分层现象(黄焰层与蓝焰层),使蓝色火焰变厚,并且使NOx生成大量增加;火焰面上的速度梯度主要影响黄色火焰厚度,蓝色火焰随着速度梯度的增加而减小, NOx生成也随之较少。对比温度及火焰结构还表明,研究中所采用的数值模拟方法可以正确地预测对向流扩散火焰特性。     

二甲醚低温氧化及甲醛生成特性实验研究

在常压环境下对二甲醚的低温氧化特性做了实验研究,并在不同当量比下研究了预混气中甲醛的生成特性.实验结果表明,二甲醚在200℃左右开始缓慢发生氧化反应,在250~379℃时氧化反应最为剧烈,750℃时被完全氧化为CO2和水;在二甲醚低温氧化产物中,甲醛是其重要的组分,二甲醚在200~400℃温度环境下最容易氧化而产生甲醛...     

含氧燃料燃烧中燃料氧迁移路径及含氧中间体生成特性

与碳氢燃料相比, 含氧燃料在燃烧过程中容易生成醛类等非常规污染物, 这些含氧中间体的生成与燃料中氧的释放密切相关. 本文从燃料氧迁移路径的角度来研究含氧中间体的生成特性及规律. 并采用分子束质谱结合真空紫外同步辐射光电离技术(SVUV-PIMS)探测了丙烷、二甲醚、乙醇三种低压预混火焰中的主要含氧中间体, 并获得了其摩尔分数分布. 结果表明: 与外部氧相比, 燃料氧更易形成含氧中间体. 生成的最主要的含氧中间体取决于燃料氧在分子中的结构. 二甲醚火焰中甲醛为最主要的含氧中间体; 乙醇火焰中乙醛为最主要的含氧中间体; 丙烷火焰中, 甲醛和乙醛的含量均很小, 但碳氢中间体乙烯、乙炔和丙烯的含量较高.     

正丁烷燃料中低温氧化的骨架反应机理

本文基于Healy等人建立的正丁烷详细反应机理(230个组分,1328个反应),采用直接关系图法,反应路径分析以及敏感性分析相结合的方法,构建了一个包含83个组分,397个反应的中低温反应动力学骨架模型。路径分析发现,在低温反应中,正丁烷氧化着火主要受链传播反应中的放热循环控制。而在中温反应中,正丁烷及其下游产物正丁基的裂解反应变得重要,大分子裂解后的小分子氧化加快反应进程。本文骨架模型在温度范围550~1050 K、压力范围0.1~3MPa、当量比范围0.5~2.0条件下对着火延迟时间、层流火焰速度、温度以及重要组分浓度分布的预测均与详细机理保持很好的一致性,同时与文献中快压机、定容燃烧弹和搅拌射流反应器的实验结果也吻合较好。     

二甲醚和乙醇低压层流预混火焰的对比研究

利用分子束质谱结合真空紫外同步辐射光电离技术对相同燃烧条件下的低压层流预混二甲醚/氧气/氩气和乙醇/氧气/氩气火焰进行研究.通过测量光电离效率曲线,识别了二甲醚和乙醇火焰的中间物种,得到相应的火焰质谱;通过测量火焰中各物种在燃烧炉炉膛各位置的电离信号强度,得到了各物种的摩尔分数分布曲线.结合两种燃料分子不同的化学结构及详细的燃烧化学反应机理,分析了两火焰中间物种生成特性的异同.研究结果表明:甲醛为两火焰中最主要的C1中间物种;二甲醚火焰趋向于生成C1中间物种,C2物种摩尔分数较低;乙醇火焰中乙醛、乙烯、乙炔和乙烯酮等C2中间物种的摩尔分数明显高于二甲醚火焰中的值.     

微小尺度下氢气预混燃烧的实验研究

对内径为1.66mm的不锈钢管燃烧室的氢气预混燃烧实验进行了描述，采用 红外测温仪测量了燃烧室壁面的温度场分布，获得了不同燃烧热功率下的运行界限．在突扩 段内高温回流区的作用下，在带有5mm长突扩段的燃烧室内可以实现完全预混燃 烧，最高运行界限可达1.415．由于较高的进气速度和较大的燃烧室壁面散热，在不带突扩 段的不锈钢管内无法实现完全预混燃烧．结果表明突扩段对微小尺度燃烧具有稳定火焰、拓 宽燃烧运行界限的作用．通过对火焰形状和结构的观察，结合突扩段燃烧流场的分析，合理 解释了燃烧室壁面温度场随过量空气系数的变化规律．     

二甲醚/空气对向流扩散燃烧反应历程的数值研究

本文采用详细化学反应动力学模型对二甲醚对向流扩散燃烧火焰进行了数值模拟,通过分析二甲醚燃烧过程中基元反应速度、关键中间产物和自由基,得到了二甲醚在对向流扩散燃烧中氧化的主要反应途径.结果表明,反应主要发生在高温区域(大于 800 K),CH2O、H2 和 CH4是重要的中间产物;OH、H 和 CH3是重要的自由基,在生成 CO、CO2和 H2O 的过程中起到关键性作用.     

壁面附近火焰OH自由基行为的PLIF研究

利用OH-PLIF测试技术在狭缝燃烧器上考察了不同壁面条件对平行平板间甲烷/空气预混火焰壁面附近处OH浓度分布的影响.实验结果表明,随着壁面间距的减小,狭缝火焰出现不稳定传播现象,不同壁面温度下不稳定传播现象不同.壁面附近OH浓度越高,熄火间距越小.壁面附近的OH浓度是决定熄火间距的关键因素,而火焰的OH浓度峰值只表示...