重力对层流扩散火焰烟黑生成特性影响

本文采用数值模拟方法研究了重力对甲烷/空气同轴射流层流扩散火焰烟黑生成特性的影响,数值分析中将详细的气相化学反应机理、复杂的热物性和输运特性关系、半经验的双方程烟黑生成模型和非灰体辐射模型耦合到燃烧场的计算中。同时考虑烟黑经O_2、OH和O的氧化途径。热辐射计算采用与统计窄波段调K(SNBCK)模型相耦合的离散坐标法求解。烟黑的谱带吸收系数根据小颗粒的Rayleigh理论计算。结果表明,随着重力水平的降低,火焰峰值温度降低,微重力下烟黑浓度的最大值约为正常重力下相应火焰的两倍。这一计算结果与已有的试验数据符合较好。计算结果还表明,重力也影响烟黑成核和表面生长的位置和强度。     

辐射传热对微重力环境下预混火焰传播特性的影响

1引言在火焰中，辐射过程是一种重要的传热方式。对该过程尽可能精确的计算，对于改进燃烧设备的设计、改善设备的运行性能十分有益。在正常重力环境下，与其它的释热现象相比，预混火焰中的辐射热损失十分微弱，因而，过去对预混火焰的分析中，往往忽略了辐射热损失的影响。近年来，对微重力（ug）环境下的预混火焰的研究结果表明，可燃极限与＃s最小点火能无关，自媳灭火焰（SEFs）发生时；其释放的能量比通常观察到的点火极限时的能量大几个数量级山，因此火焰伸张并不能解释“g环境下观察到的实验结果，辐射热损失可能是影响＃g火焰可…     

材料性质和燃料特性对浸没在多孔介质中的液体燃料燃烧特性影响

本文研究了浸没在沙、钢珠和氟石等不同材料的多孔介质床中的液体燃料的燃烧特性.探讨了燃料性质对火焰特性、床层温度分布、离表面最近测点处蒸气区的下边界到达时间以及燃料消耗的影响.实验结果揭示了浸没在多孔床中的液体燃料燃烧的特殊规律.     

预混气体燃烧火焰闪烁现象分析

在低速射流的预混火焰和扩散火焰中都存在火焰闪烁现象。对扩散火焰,其机理已比较明确,是由于浮力诱导引起的一种水力学不稳定性。而对预混火焰闪烁现象则存在水力学不稳定性和热驱动不稳定性两种观点。本文根据水力学不不稳定性观点,把预混火焰的闪烁现象看成是包围火焰锋面的已燃混气层中内、外区间在垂直方向上的相对脉动,应用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不稳定性机理进行了分析,获得了火焰闪烁频率与重力和压力的关系式,并与已有的结果作了对比。     

弱浮力下导线绝缘层着火先期特性的研究

本文在低压弱浮力环境中模拟了微重力过载电流时导线绝缘层的着火先期过程,研究了压力对绝缘层着火先期特性的影响。结果表明,2 A时,绝缘层的温升率和最终平衡温度随压力降低而不断增大,模拟出了微重力下绝缘层的温升特性;10 A时,随着压力降低,绝缘层存在三种破坏机制;在不同区域压力对着火延迟时间的影响不同。最后,提高环境氧气浓度修正了低压对化学反应速率的抑制。结果表明,当压力在一定范围内降低时,随着氧气浓度的提高,绝缘层的着火极限范围拓宽,着火延迟时间缩短,可以初步模拟微重力下绝缘层的着火先期过程。     

SJ-10卫星导线特性箱实验装置研制

为了研究微重力条件下导线绝缘层着火先期征兆和着火早期烟的析出和烟气流动规律,研制了SJ-10卫星导线特性箱有效载荷实验装置。该装置可实现对导线的恒流过载加热,并采用先进的测试技术,获得导线着火先期征兆和烟气浓度分布。地面验证实验表明,该装置安全可靠,同时能充分利用空间实验能力,保障科学目标的实现。     

外界辐射下浸没在沙床中乙醇燃烧特性的实验研究

本文实验研究了在外界辐射下沙床中的乙醇燃料的燃烧特性,考察了不同辐射量以及沙床粒径的影响.结果表明外界热辐射加速了沙床内乙醇燃料的蒸发,燃烧的强度增强,蒸汽区宽度增加,燃料消耗速率和总燃料消耗量增大.同时燃烧过程中随着沙床粒径的增大,气液共存区宽度变小,燃烧持续时间及总燃料消耗量增大.这些燃烧特性为清除污染以及灭火提供了科学依据.     

不同升温速率下微米级铝粉的氧化特性分析

采用热重-质谱联用仪(TG-MS)、X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,研究了不同升温速率下1～2μm铝粉的氧化特性,并分析了氧化膜厚度和反应活化能与升温速率的关系。结果表明,多晶相变机理同样适用于1～2μm铝粉,其氧化可分为五个阶段。氧化铝晶形转变、铝核心熔化膨胀等引起的氧化膜破裂是快速氧化的主要原因;第三阶段因θ-Al_2O_3出现导致DTG曲线出现较小的增重峰,该峰值温度随着升温速率的减慢而提前。结果还发现扩散驱动力的选择对计算活化能产生的影响比较小,各个阶段的活化能与升温速率关系不完全统一。     

求解刚性燃烧化学反应系统的Krylov子空间中的指数积分法

为了提高求解大时间步长的刚性燃烧化学反应方程组的效率,本文发展了一种使用Krylov子空间中的指数积分(EIKS)求解的方法。该方法基于多时间尺度法(MTS),使用指数积分格式求解线性化后的化学反应方程组,并使用Krylov子空间方法进行矩阵降维。本文使用MTS-EIKS方法模拟了H_2/CO/空气和CH4/空气的自着火过程,并引入自相关动态自适应化学(CoDAC)机理简化。结果表明,CoDAC-MTS-EIKS的联合简化加速方法可以准确、快速地模拟时间步长为10~(-6)s的自着火问题,在计算大步长刚性燃烧化学反应方程组方面有很好的应用前景。     

氢气部分预混火焰瞬态响应及脉冲不稳定性研究

本文基于详细化学反应机理和输运性质,对氢气/空气部分预混火焰瞬态响应及脉冲不稳定性进行了数值分析.研究发现预混火焰区存在脉冲不稳定现象,振荡过程可形成极限环,此时火焰强度更依赖于O_2浓度,而对当地温度不敏感;扩散火焰区由于受到预混火焰区传热、传质影响,扩散火焰出现受迫振荡现象。研究结果表明增大拉伸率及当量比会抑制脉冲不稳定现象的发生,其原因是扩散火焰和预混火焰之间距离减小,具有更高温度的扩散火焰向预混火焰区导热增强,后者火焰强度增大,从而减小了Zeldovich数,抑制了不稳定现象的发生。