倾斜多孔腔体内瞬态自然对流的实验研究

本文对充满水和玻璃球的倾斜多孔介质腔体,在其一侧壁温维持恒定值、而相对侧壁温以此恒定值为时均值并按一定的幅值随时间周期性变化的情况下,实验研究了周期性壁温变化和腔体倾角对多孔介质腔体内的瞬态自然对流换热的影响.结果表明,通过多孔介质腔体的净热流总是从腔体的较低壁面指向较高壁面.     

双层多孔介质内预混燃烧的实验和二维数值模拟

对双层多孔介质燃烧器内丙烷/空气预混燃烧进行实验和数值研究.实验对多孔介质燃烧器内固体温度场分布进行测量分析;数值计算利用商业软件FLUENT6.2,通过添加用户自定义标量方程和用户自定义函数,对有壁面散热的双层多孔介质内预混燃烧进行了二维模拟,并与实验结果进行了比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器具有良好的稳定燃烧范围和较低的污染物排放;壁面散热对多孔介质燃烧的影响不可忽视.     

多孔介质中液体喷雾燃烧的实验研究

本文通过自行研制的多孔介质燃烧实验系统,研究了液体燃料在热多孔介质中的燃烧可行性及其燃烧特性.燃烧系统包括燃烧室、供气系统、供油系统和测量系统等,该系统分别以气体和液体作为燃料,先通过多孔介质内的预混合燃烧对多孔介质固相进行预热,然后喷入液体燃料,实现燃烧,实验证实了液体燃料在热多孔介质内汽化及自维持燃烧的可行性,并讨论了空气量和喷油量等对燃烧室温度的影响.     

双层多孔介质内甲烷富燃制氢过程的研究

采用一维双温度体积平均模型和详细的甲烷化学反应机理GRI 3.0,对双层泡沫陶瓷多孔介质内甲烷富燃燃烧过程进行数值模拟,研究在双层多孔介质交界面附近稳定燃烧时的火焰稳定传播范围、火焰温度和组分分布及氢气的产量和能量转换效率.结果表明,双层多孔介质燃烧器能有效拓宽甲烷在空气中的富燃极限;在当量比大于1.6时,燃烧产物中氢气含量较多,氢气产生分为甲烷部分氧化和水煤气反应两个阶段;当量比在1.6～1,8之间时,能量转换效率较大,最大值约为46%.     

应用于热光伏系统中的多孔介质燃烧器

为提供热光伏系统均匀的高温辐射源,利用SiC多孔介质作为燃烧媒介,组织丙烷燃烧,并结合回热、预热等手段以提高燃烧温度.结果发现,燃烧功率为4.3 kW时,多孔介质表面温度最高可达1000℃以上.低当量比燃烧可使表面温度梯度更低,当量比0.5时为1.07℃/mm.回热显著提高了多孔介质表面温度.     

渐变型多孔介质中燃气燃烧特性试验研究

试验研究预混燃气在渐变型多孔介质(GVPM)中的燃烧特性,包括在渐变型多孔介质中的温度场、火焰移动、CO和NOx生成、燃烧稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律。研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧特性进行比较,发现渐变型多孔介质中的燃烧有如下优点:均匀的温度分布、较低污染物排放、高燃烧速率、高稳定性、宽燃烧极限和较大的负荷调节范围。     

带导热壁面的三角形多孔腔体对流传热研究

采用有限元方法,对底壁面为导热固体壁面的三角形多孔介质腔体内的对流传热进行了数值模拟,分析了固体壁面与多孔介质导热系数之比、固体壁面与腔体水平长度之比、瑞利数、腔体高宽比等特征参数对交界面平均传热系数的影响.结果表明,薄壁面时平均传热系数随固体壁面与腔体水平方向长度之比的增加先显著增大再呈缓慢增大趋势,并逐渐趋于常数,但随着导热壁面厚度的增加,上述增长趋势变缓.     

堆积床内非驻定过滤燃烧的一维研究

多孔介质内气体过滤燃烧不同于自由流中燃烧,燃气与多孔介质强烈换热.热波波速和燃烧波波速是燃烧过程的特征参数.以惰性堆积床内的甲烷/空气的低速过滤燃烧为例,提出一维解析模型,用摄动理论推导出燃烧波波速,用直接求解方法和格林函数方法给出充分发展后的和瞬态的燃烧温度分布,并进行计算验证.     

双层多孔介质燃烧器的数值模拟

考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI3．0机理和双通量辐射模型,数值求解双层多孔介质内燃烧过程．分析了双层多孔介质燃烧器内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较．结果表明,双层多孔介质燃烧器能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近．     

回热式多孔介质发动机的多维数值模拟

回热式发动机利用多孔介质回热器在气缸中的往复运动,实现气固之间的热交换,促进均匀混合气的形成,从而实现均质和稳定的燃烧.本文利用改进的KIVA-3V程序对Ferrenberg所提出的回热式发动机模型进行了二维数值模拟.发动机以甲烷为燃料,采用了详细的反应机理.通过数值计算讨论了两个主要的工况参数,孔隙率和燃料喷射量对发动机燃烧温度的影响.计算模拟表明,多孔介质的孔隙率越大,甲烷的喷射量越多,气缸内的高温区域也最大.