丙烷-空气爆燃火焰通过平行板狭缝时的淬熄研究

对丙烷－空气预混气的爆燃火焰在平行板狭缝中传播时的淬熄现象进行了实验和理论研究,给出了火焰传播速度与淬熄直径、淬熄长度的关系,对爆燃火焰在狭缝中淬熄机理作了探讨,并得到了有实用价值的结论。     

波纹板阻爆燃型阻火器对丙烷-空气预混火焰的淬熄研究

根据我国石油气体管道阻火器实验的国家标准(GB13347—92),对6组ⅡA类气体波纹板阻爆燃型阻火器进行了实验探究,得到了相应的阻火速度。实验结果表明:阻火器扩张比、阻火芯狭缝通道长度以及狭缝截面形状是影响阻火速度的主要因素。通过分析以上3个因素对阻火速度的影响,得出了阻火速度与阻火器基本参数的拟合公式。结果表明:阻火速度与狭缝通道的长度、扩张比的平方成正比,与狭缝截面三角形的特征尺寸成反比。     

丙烷-空气爆燃波的火焰面在直管道中的加速运动

对丙烷 空气爆燃波的火焰面 (以下简称爆燃火焰 )在直管道中加速运动的规律及其影响因素作了初步实验研究 ,包括爆燃火焰在光滑内壁管道中的传播状况 ;管道直径和点火能量的变化以及当管道内有障碍物时对火焰加速度的影响。以上研究也涉及了非稳定爆轰波的火焰面在直管道中的加速运动。根据这一研究结果 ,对目前按常规设计和使用的工业管道阻火器的安全性和可靠性提出了质疑。     

不同初始压力下可爆预混气体通过波纹板阻火器的淬熄特性研究

阻火器是一种应用广泛的爆炸阻隔装置。为了深入理解影响阻火器性能的因素,通过实验方法探究了不同初始压力下可爆预混气体通过波纹板阻火器的淬熄特性。结果表明,可燃气的活性、体积分数和初始压力均会影响火焰速度稳定性、传播模式以及淬熄难度。实验发现火焰传播具有3种模式:直接淬熄、穿过阻火单元后逐渐淬熄、淬熄失败。可淬熄的最大初始压力p_lim用以表征火焰淬熄难度,虽然其最小值位于化学计量比,但仍在一定体积分数范围内保持恒定。此外,基于传热作用得到密闭管道中丙烷-空气预混气爆燃阻火速度公式,并进行了实验验证。     

微小空间内丙烷/空气火焰传播特性与加氢爆燃实验

在内径150 mm的圆盘狭缝微型燃烧室内,实验探讨了在常温常压下,不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性,通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0 mm时微燃烧室内的火焰传播形态。实验中观察到火焰传播存在光滑、皱褶和断裂三种火焰锋面形态。当量比的增加和狭缝间距的减小会使火焰更容易发生褶皱。随着火焰的传播,火焰半径逐渐增大,火焰传播速度整体呈下降趋势。火焰传播速度随着间距的减小先增大后减小,在间距3 mm时最大。因为壁面散热的影响,微尺度效应在降低火焰传播速度和增加火焰不稳定性方面具有重要作用。掺入氢气能提高预混气的火焰传播速度,在间距2.5 mm的微燃烧腔中还观察到了爆燃现象。     

波纹管道阻火器内火焰传播的实验与数值模拟研究

对乙烯-空气预混火焰在波纹管道阻火器中的传播与淬熄过程进行了实验和数值模拟研究,实验结果显示:当乙烯接近当量浓度时,预混气体爆炸压力变化过程可分为4个阶段,等压燃烧阶段、缓慢上升阶段、快速上升阶段和压力振荡阶段;在爆炸过程中,由于反射压力波和火焰相互作用的影响,超压值出现多次振荡,压力振荡阶段一般可以持续数十毫秒;乙烯-空气火焰传播速度随管径增加、阻火单元波纹高度减小呈递增趋势,而且随着阻火单元厚度的增加,阻火器的阻火能力明显提高,可以更有效地使火焰淬熄。数值模拟结果显示:在管道封闭端点火后,火焰面呈半球形并以层流扩散的方式向四周传播;当火焰传播到管道壁面时,在管道壁面的约束作用下,火焰面发生变形,壁面附近的火焰逐渐超过了管道轴线附近的火焰,最后形成了“郁金香”状的火焰结构;当爆燃火焰经过阻火单元时,高温已燃气体被其吸收大量热量,同时在反应区产生的稀疏波作用下,气体温度逐渐降低、化学反应速率迅速减小,最终导致火焰被熄灭。通过模拟计算结果可以看出,在整个爆炸过程中,火焰传播速度与爆炸压力波动均较为明显。并提出了孔隙率和阻火单元厚度对火焰传播的影响机制。基于传热学理论模型,并结合实验数据,得出了爆燃火焰速度与爆炸压力之间的关系,为工业装置阻火器的设计和选型提供更为准确的参考依据。     

瓦斯爆燃火焰内部流场分形特性研究

通过高速纹影图像从细观角度详细研究了瓦斯爆燃火焰内部流场的细微结构。实验表明 :火焰内部流场具有明显的分形特征 ,且不同传播条件下分形维数不同。分形维数的大小对火焰内部结构与火焰传播有很大影响 ,是衡量瓦斯火焰传播速度的有效参数。     

障碍物对丙烷-空气爆炸火焰加速的影响

研究了障碍物阻塞率、障碍物间距、障碍物空间位置对丙烷-空气爆炸过程及火焰加速效应的影响。采用雷诺平均（RANS）方程和湍流火焰封闭燃烧模型计算非稳态燃烧过程,主要分析障碍物周围复杂流场特性以及湍流涡与火焰面作用的详细机理。结果表明：阻塞率在0.5~0.7时,障碍物间距对火焰加速效果的影响较大,其中障碍物间距为一倍管径时火焰加速效应最大;而障碍物的空间位置对火焰传播的影响更为显著,当障碍物位于管道单侧时,湍流涡强度最大,火焰褶皱最明显,火焰传播速度最快。

     

汽油蒸气/空气预混火焰的无拉伸层流燃烧速率

为了研究汽油蒸气/空气的爆炸特性,介绍了汽油蒸气/空气预混火焰的无拉伸层流燃烧速率。通过实验研究了无拉伸层流燃烧速率,与汽油的主要组分异辛烷和正庚烷与空气的预混火焰层流燃烧速率做了对比,发现汽油蒸气/空气的无拉伸层流燃烧速率小于异辛烷和正庚烷与空气的预混火焰无拉伸层流燃烧速率,但无拉伸层流燃烧速率随当量比的变化规律相同,随着当量比增大,无拉伸层流燃烧速率呈先增大、再减小的变化趋势,最大值在当量比为1处取得。     

微重力下薄燃料表面火焰传播的地面窄通道模拟

对微重力下薄燃料表面逆风火焰传播的地面窄通道模拟,进行了量纲分析,并通过火焰传播 图像记录进行了实验验证. 结果表明,减小实验段特征尺寸可以实现微重力燃烧的地面模拟. 在各种氧气浓度条件下,竖直和水平窄通道内的火焰传播速度随气流速度的变化趋势完全不 同,而且,水平窄通道可以有效限制自然对流,而竖直窄通道较难. 当通道高度增大时,竖 直和水平窄通道中,火焰传播速度和吹熄极限速度都不同程度地增大,这是热损失减小、火 焰面遇见的气流速度减小以及自然对流速度增大3个因素的综合结果. 对于水平窄通道, 1cm是一个可以定性模拟微重力下自然对流的尺寸. 对于竖直窄通道,则需要高度更小的窄通 道来限制自然对流.     

ANALYSIS OF VELOCITY ANNULAR EFFECT OF OSCILLATORY FLOW INSIDE PARALLEL PLATE CHANNEL

为了分析管内交变流动速度环状效应的特性,通过数值模拟对平板流道内可压缩交变流动的速度环状效应进行研究．根据速度环状效应的产生机理,分析得出在黏性流体管内交变流动中必然存在速度环状效应,并且在流道截面中心速度为零相位下最容易观察到速度环状效应．为了定量描述速度环状效应,根据流道中心速度为零相位下的速度分布曲线的斜率情况,提出定量评价指标速度环状效应系数,并针对平行平板流道内层流交变流动,利用该评价指标定量分析了无量纲参数（包括瓦伦西数Va和最大雷诺数Remax）对速度环状效应的影响．     

平板流道交变流动速度环状效应分析

为了分析管内交变流动速度环状效应的特性, 通过数值模拟对平板流道内可压缩交变流动的速度环状效应进行研究. 根据速度环状效应的产生机理, 分析得出在黏性流体管内交变流动中必然存在速度环状效应, 并且在流道截面中心速度为零相位下最容易观察到速度环状效应. 为了定量描述速度环状效应, 根据流道中心速度为零相位下的速度分布曲线的斜率情况, 提出定量评价指标速度环状效应系数, 并针对平行平板流道内层流交变流动,利用该评价指标定量分析了无量纲参数(包括瓦伦西数Va和最大雷诺数Re_max)速度环状效应的影响.      

用多色染色理论实现有限元刚度矩阵并行组集

根据多色染色理论，在同一节点有任意多个单元邻接的情况下，对有限元的单元进行了分类；在刚度矩阵组集时，同类单元可以并行计算，从而提高了组集效率．该并行算法在PVM(并行虚拟机器)并行平台上进行了具体实现，取得了较好的并行效率．     

傅科摆摆平面转动的平行移动解释

傅科摆摆平面的转动可以通过牛顿力学或矢量的平行移动解释,但后者要求深入理解微分几何,对力学读者不够友好。本文从几何直观出发,解释曲面上矢量平行移动的数学定义,建立起平行移动与纯滚动的关联。再用动量定理证明摆锤整摆动周期时刻的速度矢量沿球面上的纬线圆平行移动。最后通过图像解释、数学计算两种方法,求解摆平面的转动角速度。读者只需了解矢量运算和动量定理,即可深入理解傅科摆,建立力学和几何的关联。

     

窄长方形贮箱中液体的强迫晃动

本文求解了窄长方形贮箱中液体的强迫晃动，给出激励中含恒定分量时的几种液面波高修正方法，并对它们作了比较．     

结构模态分析的有限元并行模拟

以子结构模态综合分析为基础,提出一种求解大型结构特征值问题的并行解法．采用子结构模态综合算法,结构特征模态采用子空间迭代方式并行求解．这种子空间迭代法的子结构并行计算的实施是利用子结构的刚度阵和质量阵而不必完全组集系统刚度阵和质量阵求解综合系统的特征值问题．数值结果表明这种求解大型结构特征值问题的并行算法是可行有效的．     

周期张开型平行裂纹问题研究

研究无限介质中周期平行裂纹问题,利用复应力函数在集中载荷作用点和裂纹尖端 的奇异性分析及双曲函数的周期性质,求得了问题在远场作用均匀载荷时裂纹尖端应力强度 因子的精确闭合形式解,并与已有的数值结果进行了比较. 其结果对于研究多裂纹的干 涉作用以及结构和材料的强度设计具有重要的实用价值.     

基于并联平台的卫星微振动控制研究进展

高分辨率已经成为了目前我国卫星发展的一个重要方向,在这进程中必须要攻克的一个重要技术难题就是对卫星微振动的控制.首先综述了国内外在使用并联平台解决微振动控制问题方面的发展情况,主要是平台研制及性能情况对比,对比发现,基于并联平台的微振动控制技术我国目前相比于国外还存在一定差距.然后对并联平台的典型构型设计、动力学建模、控制系统设计、平台优化以及地面模拟试验等研究进行了详细的总结.最后对我国微振动控制技术未来需要进一步深入研究的问题提出了展望.