着火油罐燃烧特性的理论分析

本文利用自行建立的油罐火灾燃烧特性通用模型,计算得到了燃烧速度、火焰高度,火焰跳动频率和平均温度等油罐燃烧特性的变化规律,并深入探讨了油品燃烧速度在油罐直径、风速、环境温度和油位等因素影响下的变化趋势。为了验证理论计算的准确性,将计算结果与汽油和柴油储罐的燃烧实验数据进行了对比,获得了较为满意的结果。     

着火油罐燃烧过程预测的通用模型

本文根据油罐火灾的燃烧特点,从基本的传热规律和燃烧机理出发,以油品表面热反馈的能量平衡为前提,并利用化工热力学方法计算了火焰的平均温度,通过迭代方法,并结合相关的实验数据和结果,提出了油罐火灾燃烧过程的通用模型,该模型可适用于多种碳氢类燃料。本文以汽油为例,通过计算可以得到着火油罐的多项燃烧特性,包括燃烧速度、平均火焰温度等,是获取油罐周围热辐射规律的基础和前提,计算结果可为火灾现场战术的决策以及预案的制订提供依据。     

隧道内固体与液体燃料火灾特征对比试验研究

本文建立了1/9的缩尺寸隧道火灾模型,对隧道内固体和液体燃料火灾特征的差异及两者之间的相互影响进行了试验研究,分析了隧道内固液体燃料着火时的火场温度、烟气层高度、燃料质量损失速率等特征参数的变化情况,试验结果表明:虽然甲醇与木垛质量相同,且平均火源功率相等,但木垛起火阶段发展较慢,其热释放速率峰值明显较甲醇火的高,且相应的该阶段所引起的隧道顶棚温度也较高,而甲醇起火阶段燃烧较迅速,且到达峰值热释放速率后维持稳定燃烧的时间比木垛要长.同时,木垛火燃烧时隧道内的烟气温度分层较甲醇火的更加明显;当两种火源同时存在时,隧道内温度的最高点偏向于木垛火上方一侧,且此时甲醇油盘火源上方温度下降时间明显提前,而木垛火的燃烧受到的影响较小.     

CNG发动机火核形成和发展的三维数值模拟研究

本文利用三维燃烧模型对CNG发动机的燃烧过程进行数值模拟,研究过量空气系数的循环变动对CNG发动机火核形成和发展及燃烧各阶段的影响。研究结果显示,过量空气系数的变动对初始火核参数的影响非常小,对燃烧过程三个阶段的影响程度也不同。主燃烧阶段受过量空气系数的变动的影响最大,火核形成和发展阶段受过量空气系数的变动的影响很小。过量空气系数的变动不是火核形成和发展产生变动的主要原因。     

环境风下三面围护结构内池火火焰形态参数预测

本文通过开展环境风下三面围护受限结构内油池火燃烧实验,研究火焰形态随风速的变化规律。实验结果表明该受限结构内油池火的最大火焰高度、火焰迹线长度均随风速呈不变或增大趋势。将实验数据与前人的预测模型进行对比,发现前人的模型不能很好地描述池火火焰形态的变化规律。通过物理模型和无量纲分析,耦合了三面围护结构和环境风对池火火焰形态的作用,提出火焰高度和火焰迹线长度的预测模型。     

移动火焰锋面(MFF)模型的理论对比与实验验证

本文根据碳粒非均相着火,有无颗粒温度跃变现象,来判断CO的均相着火,阐述了MFF模型中颗粒边界层CO着火燃烧假设的理论意义。通过实验与理论对比,证明了小于100μm的碳粒有可能发生CO着火。MFF模型预报与连续膜模型,以及实验点都有好的符合。利用MFF模型推导出三种极限情况的燃烧模式,揭示了MFF模型与连续膜模型的理论关联。从理论与实验对比中,进一步地验证了MFF模型。     

高增益靶体点火的动力学过程分析

针对中心热斑点火和热核传播燃烧（简称中心点火）的高增益靶设计理论要求很高和技术上的难度很大，我们通过阻热层的设计，在高增益靶的整体点火和燃烧（简称体点火）设计上首先实现挡光系统的非稳定温度脱离，由平衡点火和燃烧逐步过渡到非平衡点火和燃烧，从而将驱动能量降到１５ＭＪ左右，实现了体点火和体燃烧。     

基于简单碰撞理论煤粉燃烧动力学模型的研究 -PARTⅠ:理论建模与热重实验

本文根据反应动力学的简单碰撞理论(SCT),建立了气固两相反应通用模型,进一步研究了煤焦燃烧和燃尽的统一动力学模型;粉煤悬浮燃烧时挥发分的析出模型也可包含在该模型中;该模型充分考虑了粉煤在热天平中与在炉内燃烧条件下氧气浓度和氧气可达比表面积变化规律的差异,并给出了计算活化能函数和氧气可达比表面积的新方法,可提高利用热天平获取的动力学参数对炉内煤粉燃烧速率预报的准确性。通过热重分析和已经报道的试验数据对模型的合理性进行了检验。     

煤多相燃烧分形增长模型的初步研究

本文运用分形理论对煤的多相燃烧过程进行了探索性研究。根据分形动力学的概念认为；煤的多相燃烧中，反应面积的分形增长有DLC模式和KLC模式，一般情况是这两种模式的迭加。模型还引入了孔洞的合并及煤种的影响因素，初步提出了较有通用意义的燃烧模型。该模型把对碳焦的表面分形与燃烧速率的计算结合起来初步揭示了碳焦结构对燃烧过程的影响。     

甲烷预混燃烧火焰的详细数值模拟

将六步简化甲烷燃烧反应模型与层流Ｎ－Ｓ方程相结合，数值模拟了定常与非定常的甲烷预混燃烧火焰．得到了速度、温度和包括ＣＯ和ＮＯ在内的十种组份的浓度分布；预测了进气流量脉动时的燃烧流场特性．该模型及其计算软件可较推确地模拟化学反应动力学起主导作用的甲烷预混燃烧现象，为研究燃烧过程特性，发展高效低污染燃烧技术与设备提供了有力的数值研究工具．     

低温太阳热与乙醇化学链燃烧的系统研究

探索并提出低温太阳热能与乙醇一氧化镍化学链燃烧相结合的新颖能量动力系统。该系统利用中低温太阳热能提供乙醇和氧化镍反应热,将低温太阳能转换为高品位化学能储存在固体金属氧化物中。基于图像[火用]分析方法,明确地指出乙醇化学链燃烧能量释放过程燃烧[火用]损失减小和低温太阳热品位提升的机理。本文对新循环进行了分析,相比常规联合...     

动态亚网格二阶矩湍流燃烧模型

在二阶矩亚网格燃烧模型的基础上,考虑了密度脉动,提出了动态亚网格二阶矩燃烧模型(Dynamic-LES-SOM)。在此模型中,反应项由平均反应项和亚尺度反应项组成,所有的系数都是通过动态计算得到。使用该模型对美国Sandia国家实验室Flame C进行了计算,并且与忽略密度脉动的二阶矩亚网格燃烧模型结果进行对比。结果发现,DynamicLES-SOM燃烧模型计算结果与实验值吻合得很好,较忽略密度脉动的二阶矩燃烧模型有所提高。     

可燃悬浮寺燃烧诱导激波可其加速过程研究

以铝粉为例，基于双流体模型，分别采用ＴＶＤ格式和ＭａｃＣｏｍａｃｋ格式计算气相和颗粒相流场，基于Ａｒｒｉｈｅｎｉｕｓ定律及管道壁面湍流ｋ－ε模型计算流场反应速度，对水平燃烧管内可燃悬浮粉尘在弱点火条件下激波的产生及加强过程进行了理论分析与数值模拟。研究发现，壁面湍流在火焰加速及燃烧诱导激波过程中起着关键作用，数值计算结果揭示了可燃悬浮粉尘云中压缩波到激波的转捩机制及气固两相流场参数的变化规律。计算     

直接加热对空气喷气发动机燃烧室地面模拟试验燃烧效率的影响研究

本文提出了一个计算燃烧效率的理论模型,从本模型出发导出了由于直接加热使进气污染而导致对燃烧效率影响的关系式。本文综合了直流燃烧室模型、涡喷发动机主燃室和模型试验件的台架试验数据,对理论关系式进行了验证,并得到了可供工程使用的半经验关系式。该关系式可由进气污染空气试验所得的燃烧效率值和进气污染的程度直接算出该燃烧室在相同工况纯净空气下的燃烧效率。     

木质材料火灾研究：前沿与展望

古建筑保护和现代木结构建筑发展受制于木质材料的火灾安全问题。本文综述了木材火灾动力学的燃烧现象与理论,总结其热解、点火、火蔓延和熄火的燃烧行为,并分析了材料特性、系统属性和火灾环境对燃烧行为的影响。同时,总结了近年木材火灾研究的常用实验方法及其燃烧数值模型的主控方程。最后,探讨了木材的火灾动力学与林火和生态学、材料学、结构力学的交叉研究,以期对未来木质材料火灾的多学科交叉研究提供必要的参考和指导。     

甲烷-空气同轴突扩湍流燃烧的新二阶矩模型的数值模拟

用本文作者最近提出的湍流燃烧新二阶矩模型对无旋和有族情况下的轴对称甲烷-空气湍流燃烧进行了数值模拟,并将其结果和ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型和原来的二阶矩模型等湍流燃烧模型的模拟结果以及文献中实验结果进行了比较,对不同的模型进行了评价,结果表明新二阶矩模型较其它模型更合理。     

薄膜波导光栅滤光片反射特性研究

根据将减反射薄膜结构引入波导光栅滤光片中可以较好地抑制反射旁通带的理论,设计了单层、三层薄膜结构的波导光栅滤光片,旨在运用尽可能少的膜层数,在宽光谱范围内得到窄的反射带和高反射峰.运用严格的耦合波理论,对所设计的薄膜波导光栅滤光片的各种可能光栅结构进行了精确计算,得到反射率分布良好的特性曲线,并对计算结果进行分析,同时,还得到一种操作上较易于实现、在宽光谱范围内具有良好反射特性的三层膜光栅结构.     

多孔焦炭燃烧特性的模型构建及数值模拟

焦炭燃烧在固体含碳燃料燃烧进程中占有主导地位,常规燃烧温度范围内(1273～1700 K)的焦炭燃烧过程研究及其模型化对于燃烧设备的设计和优化具有重要的意义。本文根据实际炉内的炭粒燃烧情况,将焦炭燃烧的模拟过程分解成几个环节分别进行研究,即热解后焦炭的初始化学反应活性、焦炭燃烧中化学活性变化、外部氧的扩散对于内孔燃烧的影响,并给出了相关过程的模型计算式。通过与已有管式炉实验结果的比较,新模型的预测结果能较好地反映焦炭的真实燃烧状况。与目前常用的焦炭燃烧模型相比,本模型具备一定的燃料通用性,计算负荷低且能保持相当的预测精度,可耦合到大型燃烧计算程序之中,更为有效地指导实际燃烧设备的优化设计。     

热斗篷结构传输特性的(火积)评估模型

作为一类热隐身超材料,热斗篷结构以良好的热防护和隐身特性在航天飞行器、遥感卫星、计算机芯片表面等处得到了广泛的应用。本文基于铜和PDMS材料交替而成的多层环形超材料结构,结合实际应用,在传统圆环形热斗篷的基础上,设计出两类超材料热保护器外形——梭形和导弹形的计算模型。利用ANSYS FLUENT14.5软件分别对三种热斗篷模型和无防护涂层的平板展开数值模拟。利用(火积)理论建立热力学评价指标。最终得到对两种优化模型热隐身效果分别在不同温差下(火积)评估指标随时间的分布情况。     

强旋流燃烧中固体燃料沉积特性的模型化

在强旋流燃烧中,固体颗粒向壁面的沉积趋势急剧增强,高温下甚至发生附壁燃烧和熔渣流动等复杂现象。考虑到现有理论模型的缺陷,本文首先构建了相关的颗粒沉积、附壁燃烧和熔渣流动的子模型,并考察了在煤和木粉不同掺混比下,固体颗粒的沉积特性以及渣层的熔融特性。研究结果表明,在同样粒径时,木粉的沉积能力比煤粉弱很多,形成飞灰排放的趋势更加明显;与纯煤工况相比,适量木粉的添加,不但可以提高燃烧性能,同时也可以促使颗粒和沉积表面的快速熔化,有利于形成连续稳定的液渣层。本文的模型和数值模拟研究能够定量地反映出强旋流燃烧时的颗粒沉积规律,对于燃烧工程设计有一定的参考价值。