微尺度预混合火焰结构和熄火特性研究

本文以空气中的无约束甲烷预混合火焰为对象,用实验和数值解析的方法研究了微尺度预混合火焰的火焰结构和熄火特性。实验测得不同尺寸下混合气当量比和喷出速度与熄火关系图,在不到理论当量比(φ>1)时,火焰已经熄灭,管径越小,极限混合气当量比φu越大。数值解析研究了d=0．3 mm无约束甲烷预混合火焰,在混合气当量比大于 1的富燃料燃烧条件下,空气中形成的预混合火焰结构是内层预混合火焰和外层扩散火焰,极限当量比约为1,解析结果再现了实验现象。     

非奇异宇宙的理想气体自相似模型

通过引力作用下理想气体运动连续性方程的无量纲化,根据量纲理论Π定理,以尺度因子R(t)为物理量统一度量基准,发现了引力作用下理想气体宇宙模型的自相似性和一系列R(t)的解析解.基于R(t),可建立对应的、具有非欧氏几何特性的均匀膨胀时空坐标系S(t,ξ,θ,φ),并获得一个密度ρ为常数、速度u为零、压强p不为零的理想气体宇宙解.在这个解的形式中,光子红移量z所表现的是光子传播距离r,当红移量z较小时两者成正比(即哈勃定律).由均匀膨胀坐标系还可推导出Robertson-Walker度规(k= 关键词： 宇宙 自相似 哈勃定律     

微尺度扩散火焰特性的数值解析

本文以均匀空气流中圆管形成的甲烷射流扩散火焰为对象,用数值解析的方法研究了微尺度扩散火焰的火焰结构和燃烧特性。燃烧反应采用甲烷/空气一步总包反应,喷管壁面采用绝热条件。在Re一定情况下,改变喷口尺寸和喷口流速考察了微扩散火焰的结构和火焰熄灭的尺度效应。数值结果表明,随着喷口直径的增大,微火焰的上方出现回流; Re=12条件下,在喷口直径=0.07 mm时存在熄灭极限;稳定燃烧区的最小发热率约为0.5 W;微尺度条件下,Da数对火焰结构和火焰的熄灭有一定的影响。     

湍流和预混火焰相互作用的实验研究

建立了湍流预混火焰实验系统并实现了驻定火焰。无条件示踪条件下的研究结果表明,火焰区的速度分布呈现 双峰分布,初步证实火焰区湍流度峰值的存在是由于火焰脉动导致速度测值分散,最终由统计得到表观湍流度的增大。条 件示踪测量结果表明,在火焰区反应物来流的湍流度与上游的测值并没有明显的变化,进一步证实了这一结论。     

坡度条件下湍流扩散火焰形态的实验研究

本文以湍流扩散火焰为研究对象,在不同坡度及热释放速率条件下开展了火焰形态参数演化的实验研究。结果表明,当坡度在10°~15°范围内上升,火焰附着长度的增加主要是由于火焰两侧空气卷吸差异引起的压差。火焰附着长度和水平火焰长度之间呈现出较好的线性关系,火焰附着范围可通过火焰长度及火焰倾斜角来表征。当坡度为0°和40°时,无量纲火焰长度和无量纲热释放速率之间满足幂律关系;相对于坡度为0°时,40°时火焰长度随热释放速率的增长速率较为缓慢。     

湍流扩散火焰的非稳态火焰面模拟

采用稳态的和非稳态的火焰面模型同时对一个湍流甲烷射流扩散火焰进行了数值模拟,比较了两者对湍流平均火焰结构、活性自由基和污染物(氮氧化物)排放的模拟效果。速度场采用κ-ε模型计算,守恒标量混合物分数的分布通过其概率密度函数(PDF)输运方程的求解得到。稳态的火焰面结构由查询火焰面数据库得到,而非稳态的火焰面结构由火焰面方程和流场方程耦合求解来计算。采用详细的GRI—Mech 3.0机理描述甲烷的氧化和氮氧化物的形成。数值模拟结果和实验数据作了广泛的对比,验证了火焰面模型对湍流扩散燃烧的定量模拟能力。     

微观尺度下金属/气体界面RM不稳定性 自相似现象的分子动力学模拟

极端冲击加载条件下的RM (Richtmyer-Meshkov)不稳定性在惯性约束核聚变领域有重要的学术价值和工程意义。宏观动力学方法受限于极端条件下的模型和参数准确性而难以直接应用,微观分子动力学方法则受限于计算量而难以直接模拟宏观尺度现象。为了解RM不稳定性微观与宏观规律之间的联系,采用基于嵌入原子多体势(EAM)的分子动力学方法模拟铜-氦微观尺度界面在极端冲击加载条件下(活塞冲击加载速度6～15 km/s)的RM不稳定性现象,对比文献提供的近似条件下宏观模拟结果发现,演化过程在唯象上完全相似。进一步比较了不同尺度(7.3～145.0 nm)、不同冲击加载速度(11.7～20.6 km/s)、不同初始界面扰动(扰动振幅与波长之比0.20～0.05)条件下振幅发展规律,发现在相同冲击动力条件和边界条件下,RM不稳定性的振幅增长规律在计算尺度范围内完全自相似,主要参数的变化特征符合理论预测。尽管理论模型因简化而存在一定偏差,但是微观模拟获得的振幅增长规律与宏观现象有相似的变化特征。     

甲烷湍流射流火焰锋面结构的激光PLIF测量

利用OH-PLIF技术,研究了甲烷空气预混射流火焰,在不同出口雷诺数下,不同氮气稀释比例下火焰OH自由基的二维分布以及火焰的前锋面结构特性,以此实现对柔和燃烧的基础特性研究。实验结果显示,在获得大量氮气稀释后,预混火焰的OH浓度峰值减少了30%以上,并且整个燃烧反应明显延迟,但火焰面面密度没有发生明显变化。同时发现,改变出口雷诺数对火焰OH浓度影响较小,但是增加出口雷诺数可以扩大燃烧反应区。     

湍流对多孔介质内预混火焰影响的初步研究

当气流速度较大时,多孔介质内预混燃烧的模拟需要考虑湍流的影响,本文利用简化的k-ε双方程湍流反应流模型对多孔介质内的预混火焰进行了数值模拟.结果表明,湍流大大加强了气流的组分和能世扩散,计算得到的火焰传播速度、CO及NO的排放量都与实验值符合得比较好,与层流模型相比,湍流模型能够改善计算结果.     

不同地区大气光学湍流内外尺度测量

 用光学湍流参数自动测量系统对内陆地区和沿海地区光学湍流内外尺度进行了大量的实验观测。分析了湍流尺度的日变化规律,给出了其频数分布。结果表明：两地内尺度的均值为十几mm,外尺度的均值约为2 m;内陆地区内尺度日变化趋势较为复杂,而外尺度的日变化趋势与湍流强度十分相似;沿海地区内外尺度与湍流强度均无明显关系。大气湍流尺度的大小和分布状态是随时间和空间变化的,因此,在估算实际大气湍流对光学系统的影响时,需要实测湍流尺度以便得到准确的结果。     

湍流预混火焰传播速度的分形模型研究

本文利用激光层析技术和数字图像处理技术,在对Ｒｅｄ＝４３３５～１１１００范围内的Ｂｕｎｓｅｎ式湍流预混火焰热图像序列进行分形分析的基础上,提出了一种基于分形理论的湍流预混火焰传播速度模型,该模型将小尺度涡团在火焰锋面的强化湍流扩散效应归结为对锋面结构的改变上。结果表明：利用该模型预测的火焰传播速度与试验结果基本吻合。     

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。     

多纵向涡对管内湍流换热特性影响的数值分析

对多纵向涡对管内湍流换热和流阻特性进行了数值分析。结果表明,多纵向涡可明显强化管内湍流换热,其流阻增加与换热增强相当。在计算范围内管内湍流换热时纵向涡对越多强化效果越好,多纵向涡的尺度应与热边界层厚度相当。同时,管内多纵向涡沿轴向还具有不易衰减的特性,这为多纵向涡的应用提供了方便。     

EXPERIMENTAL EVIDENCE OF THE SELF-SIMILARITY AND LONG-RANGE CORRELATIONS OF THE EDGE FLUCTUATIONS IN HT-6M TOKAMAK

To better understand long-time-scale transport dynamics, the rescaled range analysis techniques, the autocorrelation function (ACF) and the probability distribution function (PDF) are used to investigate long-range dependences in edge plasma fluctuations in HT-6M tokamak. The results reveal the self-similar characters of the electrostatic fluctuations with self-similarity parameters (Hurst exponent) ranging from 0.64 to 0.79, taking into consideration the {\vec E}_r×{\vec B} rotation-sheared effect. Fluctuation ACFs of both the ion saturation current and the floating potential, as well as PDF of the turbulence-induced particle flux, have two distinct time scales. One corresponds to the decorrelation time scale of local fluctuations (μs) and the other lasts to the order of the confinement time (ms). All these experimental results suggest that some of the mechanisms of the underlying turbulence are consistent with plasma transport as characterized by self-organized criticality(SOC).     

光谱法测量煤粉火焰温度和黑度的研究

利用由ＣＣＤ线阵组成的微型光纤光谱仪研制了现场火焰光谱测量装置。通过测量３５０ＭＷ电站锅炉的煤粉火焰从 ５３３ｎｍ至１０５０ｎｍ波段的辐射光谱,发现煤粉火焰的辐射非常接近灰体辐射。根据这一特点,从维恩公式出发,利用最优化方法处理测得的火焰辐射光谱信号,得到了火焰的温度和黑度。     

湍流燃烧大涡模拟的最近研究进展

本文对湍流燃烧大涡模拟(LES)的最近国内外研究进展,各种亚网格燃烧模型的主要特点和应用效果,包括作者所在的研究组取得的研究成果,进行了论述,指出了今后燃烧LES研究应当加强的方向。     

加力室隔热屏流场计算

加力室隔热屏流场计算赵坚行，刘全忠（南京航空航天大学动力工程系南京２１００１６）关键词隔热屏，改值计算，紊流反应流１引言本文采用数值计算的方法模拟带有隔热屏、外冷却气流、尾喷口的加力室热态流场。计算中采用修正卜。紊流模型来预估粘性系数。燃烧模型采用卜...     

湍流外尺度对大气相干长度和等晕角的影响

根据实测的湍流结构常数的高度分布资料，分析了大孔径和小孔径两种情况下湍流外尺度Ｌ＿０对大气相干长度ｒ＿０和等晕角θ＿０的影响。计算结果表明，在Ｌ＿０为有限值情况下，ｒ＿０和θ＿０明显地增大了，对于大孔径望远镜，在红外波段，如波长为２．２μｍ，ｒ＿０和θ＿０更大，θ＿０甚至可达０．５ｍｒａｄ。     

湍流射流与扩散火焰大涡拟序结构的波动特性研究

１前言湍流射流扩散燃烧方式提供了射流火焰与涡团相互作用的最基本形式,对研究在湍流射流剪切边界层内的反应物的卷吸混合、热量及动量的输运及湍流射流结构方面具有其特殊的意义。Ｋａｔｔａ［１］利用浮力与单步反应机理模型对Ｎ２－Ｈ２射流扩散火焰进行了直接数值模...