激波管的调试与甲烷着火延迟时间的测量

为了验证本实验室新建造激波管的稳定性和可靠性,对该激波管的激波衰减率、非理想气体效应等物理特性进行了实验研究.结果表明:该激波管的激波衰减率为1.0%/m~2.2%/m,与国际上其他激波管激波衰减率在同一范围;非理想气体效应造成实验区的实际温度比理论温度要低;由于边界层效应与燃烧波的影响,侧壁的着火延迟时间比端壁要短.侧壁处测得的甲烷着火延迟时间与文献中侧壁处数据以及基于USC2.0机理模拟的结果表现出较好的一致性,端壁处测得的甲烷着火延迟时间在低温条件下与文献中端壁处数据符合较好,在高温条件下存在一定的偏差.     

利用激波管实验装置研究丙烯/氧气/氮气混合气着火滞燃期

利用双膜化学激波管实验装置反射激波方法测量了丙烯/氧气/氮气混合气在温度范围为1650~1900 K、压力为0.1 MPa下的着火滞燃期.通过对理想激波管内流动状态分析,给出了合适的着火滞燃期定义.实验结果表明:随着初始温度的增加,丙烯/氧气/氮气混合气着火滞燃期缩短,着火滞燃期的对数与温度的倒数成正比,入射激波强度与着火滞燃期的对数成反比;高温条件下,混合气的着火滞燃期随着初始压力的增加而增加,随浓度的增加而缩短;利用多元线性回归方法拟合了C3H6着火滞燃期的Arrhenius型关系式,计算结果与文献中的实验数据具有很好的吻合性.     

用激波管测量固体介质中的空间电荷分布

本文分析了压力阶跃波法测量固体介质中空间电荷分布的基本原理,讨论了激波在气体激波管内的传播及气体激波作用于固体时在固体内引起的波动的过程。用直径为113mm的激波管为主体构成了空间电荷测量系统,并用压力传感器和微型计算机构成了激波波速测量装置,从而较准确地获得了激波波速、激波压力阶跃波形等有关参数。并得到了一些空间电荷的测量结果。     

新型含尘气体激波管

详细介绍了新型两相激波管设计原理、气体与气固两相混合物分界平面的产生方法及粉尘浓度在线测量。作为应用，给出了强激波与气固混合物分界平面相互作用的实验现象，讨论了用于测量颗粒群阻力系数的可行性。     

C_2H_6/H_2混合气着火特性的实验与化学动力学研究

利用高压激波管实验装置测量了化学计量比下的C2H6/H2/O2/Ar混合气的着火延迟期,实验的温度范围为900~1 700K,压力为1.2~16倍标准大气压。实验结果表明:当混合气中C2H6的摩尔分数xC2H630%时,着火延迟期与温度和压力呈现出了典型的Arrhenius依赖性;当3%≤xC2H630%时,着火延迟期与温度仍呈现出Arrhenius关系,但是压力越高全局活化能越高;当xC2H6≤3%时,着火延迟期与温度和压力呈现出复杂的依赖关系。模拟结果表明:xC2H6对C2H6/H2混合气着火延迟期的影响是非线性的,NUIG Aramco Mech 1.3机理可以很好地预测出实验结果;通过化学反应路径分析和标准化的H自由基分析,可以解释着火延迟期对xC2H6的依赖关系。     

变截面激波管中激波运动规律的初步数值研究

利用有限差分方法求解变截面激波管中存在激波的二维流体流动问题。着重研究初始流场为静止和超音速两种情形。分析讨论所得计算结果,并和已有实验结果进行了比较。     

用于激波管/风洞的双爆轰驱动段

对爆轰驱动段的发展进程进行了回顾. 比较了反向与前向爆轰驱动段的优缺点. 提出在前向爆轰驱动段上游增加反向辅爆轰驱动段, 来消除主驱动段中爆轰波后的Taylor波, 改善其驱动性能. 这种双爆轰驱动段只要辅与主驱动段初始压力比等于或大于临界值, 主驱动段中的Taylor波将不再出现, 可产生均匀的高温高压驱动气体. 此外, 还能产生过驱动爆轰波, 进一步提高驱动能力.     

激光散射测量系统和激波管装置用于水蒸汽自发成核凝结过程的实验分析

在激波管装置上，采用激光散射测量系统探测水蒸汽的自发成核凝结过程，测量不同水蒸汽分压和膨胀率下的膨胀压力及相应的散射光功率随时间变化的曲线，这些曲线标志着水蒸汽相变过程中成核率和凝结量的相对变化量，据此，分析膨胀率和蒸汽分压对成核时间和液滴生长率的影响。     

利用激波管进行水蒸汽凝结过程的理论和实验研究

水蒸汽凝结过程是一种含有潜热的两相非等熵过程.本文在一台激波管装置上,对水蒸汽的凝结问题进行了实验研究.本文采用经典成核理论,将特征线方法应用到水蒸汽凝结过程,进行了理论分析和数值计算.本文的实验结果与国外其他作者在激波管上所作的同类结果能吻合较好.     

高浓度煤粉着火阶段燃烧特性的试验研究

在滴管处对烟煤粉气流着火阶段燃烧特性进行了试验研究，研究表明，高浓度煤粉的着火是挥发分燃烧的均相着火，初期挥发分相燃烧生成ＣＯ，当煤粉浓度降低时，着火方式由均相着火经联合着火向非元相着火过渡，此外还对煤粉粒径的影响进行了研究。     

Shock tube study on auto-ignition characteristics of kerosene/air mixtures

Ignition delay times are obtained for kerosene/air mixtures behind the reflected shock waves at temperatures between 1445 and 1650 K,at a pressure of 0.11 MPa and an equivalence ratio of 1.0.A nebulization device with Laval nozzle is used to nebulize kerosene and form an aerosol phase,which evaporates and diffuses rapidly behind the incident shock waves.Mixtures auto-ignite behind the reflected shock waves.An ICCD is used to visualize the kerosene/air mixture’s ignition characteristics.The mixture’s ignition intensity increases with increase in initial temperature.Continuous and irregular flames exist below 1515 K while plane and discontinuous flames exist over 1560 K.Ignition delay times decrease with increase in initial temperature.Experimental data shows good agreement with results reported previously in the literature.A new surrogate (consisting of 10% toluene,10% ethylbenzene and 80% n-decane) is proposed for kerosene.Honnet et al.’s mechanism is used to simulate the ignition of kerosene with calculations agreeing well with the experimental data.The sensitivity of reaction H+O2 <=>OH+O,which shows the highest sensitivity to the ignition delay time,increases with an increase in temperature.The chain breaching reaction of CH3 with O2 accelerates the total reaction rate and the H-atom abstraction of n-decane controls the total reaction rate.The rate of production and instantaneous heat production indicate that two reactions,H+O2 <=>OH+O and O+H2 <=>OH+H,are the key reactions to the formation of OH radicals,as well as the main endothermic reaction.However,the reaction of R3 is the main heat release reaction during ignition.Flame structure analysis shows that initial pressure is increased slightly as CO and H2O will appear before main ignition.     

火烧油层点火方法研究

为实现安全有效点火,保障火烧油层成功,深入分析研究火烧油层的点火方法. 系统分析了自燃、注入热流体、电点火器、化学点火和井下燃烧器等火烧油层点火方法及其点火原理,综合比较了各种点火方法的优缺点和适用情况. 结果表明,每种点火方法均有自身的优势和不足,选取点火方法时应综合考虑油藏条件、原油特点、现场设施和可利用的条件等因素. 自燃点火方法适用于原油反应性高、油层温度高、厚度大的油藏. 如果不能或不希望自燃,则需考虑人工点火方法.     

环氧丙烷冲击点火的微观研究

利用多种光谱技术提出了一种确定燃料冲击点火延迟时间和临界条件的新方法：先用谱仪确定燃料冲击点火最早出现的中间产物,对于环氧丙烷,氧原子辐射总是先出现;把单色谱仪调至氧原子波长处,并利用压力传感器测得冲击波到达样品的时间便可确定环氧丙烷冲击点火延迟时间。这种方法比国内外常用光电二极管(峰值波长约在800nm)的方法更接近实际值。环氧丙烷受冲击后,冲击点火临界马赫数Mαc＝6。     

环氧丙烷复合燃料冲击点火的微观研究

利用多种光谱技术提出了一种确定复合燃料冲击点火延迟时间和临界条件的新方法。先用谱仪确定燃料各组分冲击点火最早出现的中间产物,对于环氧丙烷复合燃料中,环氧丙烷氧原子辐射总是先出现;对于硝酸丙酯,NO2辐射总是先出现;而铝反应先形成AlO;把三台单色谱仪分别调至O、NO2、AlO波长处,并利用压力传感器测得冲击波到达样品的时间便可确定环氧丙烷复合燃料冲击点火延迟时间。这种方法比国内外常用光电二极管(峰值波长约在800nm)的结果更接近实际值。环氧丙烷复合燃料受冲击后,冲击点火临界压力Pc=1．25MPa,点火延迟时间为8μs。     

柴油-天然气掺烧发动机滞燃期的预测

对柴油-天然气掺烧发动机的滞燃期进行了深入研究.以喷油器针阀升程曲线开始增加时所对应的曲轴转角作为喷油始点,压力升高率急剧变化的点作为燃烧始点,确定发动机滞燃期.将喷油始点作为计算点,以试验数据为基础,对柴油发动机滞燃期预测模型进行修正,得到柴油-天然气掺烧发动机滞燃期预测模型.试验结果表明,修正后的滞燃期预测模型能够很好地预测柴油-天然气掺烧发动机滞燃期,可为准确建立柴油-天然气掺烧发动机工作过程数学模型提供指导依据.     

癸酸甲酯/醇类混合燃料以及乙醇燃料自点火试验

研究了发动机工作条件下,癸酸甲酯和乙醇燃料以及癸酸甲酯和正丁醇混合燃料的自点火特性.在加热激波管中,利用反射激波后的试验区域研究了混合燃料的点火延时.混合燃料是体积比为90%癸酸甲酯/10%乙醇燃料、50%癸酸甲酯/50%乙醇燃料和90%癸酸甲酯/10%正丁醇的混合物.在2 MPa下,研究了当量比对点火延时的影响,同时考察了癸酸甲酯中醇类的添加体积混合比和醇的种类对点火延时的影响,进一步研究了乙醇燃料在不同当量比下的点火延时.

     

考虑真实气体效应的激波速度计算

对具有良好压力平台的H2／CO2（驱动气体为氢气,被驱动气体为CO2）激波管中的激波速度进行了计算．其特点是初始激波速度采用考虑真实气体效应的理论计算,沿管运行时理论不能准确计算的部分采用由实验得出的一个激波衰减公式计算．计算与实验结果吻合,为使用和设计该类激波管提供参考．     

柴油机滞燃期计算模型研究及其适用性分析

对现有滞燃期计算模型进行了统计计算和正交分析,讨论了各主要参数(压力、温度、16烷值及氧浓度)对滞燃期的影响程度及它们之间的交互作用。研究了各滞燃期计算模型对五种国产机型的适用性,给出了采用线性回归分析建立精确估算滞燃期的计算模型。