氨气预混旋流燃烧火焰稳定性及燃烧极限研究

采用叶轮型旋流燃烧器,研究了旋流数、叶片数以及流量等因素对氨气预混旋流燃烧火焰稳定性和燃烧极限的影响.实验结果表明,在一定当量比下,氨气预混旋流燃烧火焰会失稳发生回火或振荡抬举;随着旋流数的增大或叶片数的增加,火焰更易失稳发生回火;石英玻璃高度越高,内部流场结构越完整,火焰高度越高。氨气预混旋流火焰贫燃极限在φ=0.64～0.76之间,富燃极限在φ=1.47～1.74之间。随着总流量的增大,贫燃极限逐渐增大,富燃极限波动较大,总体燃烧极限范围变大;随着旋流数的增大、叶片数的增加或石英玻璃高度的升高,燃烧极限范围变窄。     

甲烷掺氢旋流预混燃烧回火特性研究

在节能减排与碳中和大背景下,燃气轮机燃烧室燃料逐渐向富氢方向发展。燃料掺氢后,燃烧过程更容易发生回火现象,需要对掺氢燃烧回火规律进行探究。本文选取了带钝体旋流预混燃烧室开展甲烷掺氢–空气的预混燃烧数值模拟研究,湍流模型采用SST k-ω模型,湍流燃烧模型采用火焰面生成模型(FGM);准确地计算湍流火焰速度对回火现象的预测非常重要,因此对进度变量输运方程中源项的封闭考虑了掺氢对层流火焰传播速度的影响。数值模型与方法得到了实验验证,并进一步探究了当量比、入口平均轴向速度、钝体壁面热边界条件对回火现象的影响。结果表明降低当量比、提高入口平均轴向速度以及增强壁面换热对回火现象具有抑制作用。本文所总结的回火规律对于掺氢燃烧室设计具有指导意义。     

旋流非预混燃烧火焰流动特性的实验研究

利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同工况下的旋流非预混燃烧流场进行了测量,考察不同燃空速度比下旋流火焰的流动特性.结果表明,轴向截面上径向平均速度流场以燃烧器轴线呈中心对称,轴向平均速度、轴向脉动速度和径向脉动速度沿燃烧器轴线成对称分布,且轴向平均速度和轴向脉动速度的最大值出现在轴线处.随燃空速度比的增大,轴向平均速度和脉动速度增大,随着与燃烧器表面的距离增加,流场截面上轴向平均速度和脉动速度差异不断减小.     

H2/air旋流预混燃烧的流场特性和火焰结构分析

本文采用完全可压缩的N-S方程,对当量比为1.0的H₂/air旋流预混火焰进行了直接数值模拟研究。氢气和空气的化学反应采用9种组分19步的详细机理。模拟结果表明,强旋流流场中存在回流区,碗形旋流火焰稳定在回流区的外围。在火焰面上沿火焰法向提取了局部火焰结构,将局部湍流火焰结构与层流预混火焰的火焰结构进行了比较,发现局部湍流火焰比层流预混火焰更薄,燃烧强度更高。     

甲烷/空气预混旋流火焰回火实验与模拟研究

回火是贫燃预混低污染燃烧室中重要的燃烧不稳定问题之一。本文通过实验结合大涡模拟对钝体旋流燃烧器甲烷/空气预混旋流火焰回火过程进行研究。结果表明,在低湍流(雷诺数Re=4000)和高旋流(旋流数S=1.3)条件下,上游火焰传播由火舌引导的回火模式主导,火舌围绕中心钝体壁面以几乎恒定的回火速度向上游传播,在此过程中火焰–流动相互作用主要发生在火舌前侧。在火焰参考系下,火舌上游的流动偏转主要受径向压力梯度、科氏力以及离心力的影响。     

氢气对薄反应区湍流火焰详细火焰结构影响研究

氢是一种非常有前景的清洁可再生能源载体.掺氢燃料预混稀燃是当前开发清洁高效的低排放燃气轮机最重要的能源转化方式之一.本文基于预混CH4/H2/air本生灯火焰,对氢气掺混影响下的湍流火焰详细火焰结构进行了测量和表征.实验采用CH2O和OH基平面激光诱导荧光(PLIF,Planar Laser Induced Fluor...     

近贫燃极限甲烷/空气火焰的层流燃烧速度研究

利用微重力条件下向外传播的球形火焰,对贫燃极限附近甲烷/空气预混火焰的层流燃烧速度进行了测量,得到当量比从0.512(本文微重力实验中测定的可燃极限)到0.601范围内的零拉伸层流燃烧速度,并与前人实验数据和使用3种化学反应动力学模型的计算结果进行了比较.本文实验结果与已有的微重力实验数据非常接近,而其他研究者在常重力...     

富燃料丙烷/空气预混火焰特性的微重力实验研究

地面常重力(1g)条件下,丙烷/空气预混火焰向上传播的富燃极限为9.2%C_3H_8,而向下传播时的富燃极限仅为6.3%C_3H_8,二者之间存在明显差距。利用微重力条件下的实验,对燃料浓度从6.5%到8.6%(微重力实验中测定的可燃极限)范围内的丙烷/空气预混火焰特性进行了研究。实验发现,重力对近极限丙烷/空气火焰的传播有显著影响,影响程度随着当量比的增加而增大。微重力下丙烷/空气的富燃极限为8.6%C_3H_8(φ=2.24),明显高于1g条件下向下传播火焰的可燃极限,略低于向上传播火焰的可燃极限。随着当量比的增大,根据压力变化曲线计算的火焰层流燃烧速度从8.5cm/s逐渐减小到2.7 cm/s,可燃极限处的层流燃烧速度与前人实验数据一致。     

微型瑞士卷燃烧器中甲烷/空气非预混火焰的实验和模拟

对微型瑞士卷燃烧器内甲烷/空气的非预混火焰进行实验研究和数值模拟.实验中总共观察到6种火焰模式,即:单个火焰、较对称的双子火焰、振荡火焰、明显不对称的双子火焰、熄火和吹熄.燃烧能够维持的最小名义当量比(φ)和甲烷入口流量(FM)分别为0.4和0.02 L·min-1.数值模拟较好地复现了火焰结构,并且揭示了火焰结构在垂直方向的不对称性.通过对比有/无考虑重力的模拟结果,发现浮升力对流场和火焰结构有重要影响.综上所述,本研究加深了对微型瑞士卷燃烧器中非预混火焰特征的了解.     

EuCl3.6H2O中Eu^3＋的^5D0—^7F0跃迁的“反常”温度效应及其跃迁机制研究

研究了ＥｕＣｌ３．６Ｈ２Ｏ的Ｅｕ＾３＋的＾５Ｄ０－＾６Ｆ０“禁戒”跃迁的机制有其“反常”温度效应。通过比较没温度下荧光光谱中＾５Ｄ０－＾６跃迁和＾５Ｄ０－＾７Ｆ０跃迁第一条谱线的强度比，发现由于晶格振动，＾７Ｆ２态通过四个频率为２４５ｃｍ－１的声子与＾７Ｆ０态耦合，使＾７Ｆ０态成为混合态，因而使＾５Ｄ０－＾７Ｆ－的跃迁成为可能，并且其振子强度随温度的变化而变化。