管道内运动火焰生成压力波及其特性的研究

从一维非定常守恒方程出发 ,本文用Richtmyer Lax Wendroff格式研究了压缩波、稀疏波、燃烧速率、火焰熄灭和管道长度对管内运动火焰生成压力波的影响 .结果表明 :相对于火焰面 ,同向压力波和异向稀疏波会加速火焰传播 ;异向压力波和同向稀疏波使火焰传播减速 ;增大燃烧速率使得和火焰面两侧的压力、温度增大 ;火焰熄灭时 ,火焰面变为接触间断面 ,同时产生稀疏波向火焰面两侧传播 .此后 ,接触间断面几乎处于滞止状态 ;增加管子长度会促使燃烧向爆轰转变 .     

气相爆轰波反应区结构的平面激光诱导荧光测量

基于平面激光诱导荧光(PLIF)技术对2H2 O2 10Ar的预混气体爆轰波反应区结构进行实验研究.采用高浓度的氩稀释有利于减小爆轰化学反应自发辐射光对OH荧光的影响.合理设置PLIF系统、爆轰波和ICCD之间的同步控制触发延时,得到爆轰波阵面附近的OH荧光分布图像.结果表明:诱导激波后反应阵面不是平面且不稳定.荧光图像上能清晰地看到类似拱顶石的结构,它位于两马赫杆之间,以入射激波、剪切层和反应阵面为边界.无论是在马赫杆后还是在入射激波后,OH浓度分布在诱导区末端急剧增加至最大值.随着离开反应阵面的距离增加,OH浓度快速减小.由于爆轰模式和激光片光方向的影响,从PLIF图像上测得的横波间距值较离散,均小于胞格宽度.     

CH4/空气简化动力学机理数值验证

选择绕圆柱预混燃烧算例，验证CH₄/空气三种简化动力学机理（16s41r、15s19r和53s325r）.考虑均匀来流，忽略湍流和湍流与燃烧相互作用以及燃料扩散效应，假设层流有限反应速率，采用保自由流5阶WENO格式求解多组分Euler方程组，得到CH₄/空气预混燃烧流场温度等值线、沿驻点线压力和温度及其CH₄、CO和CO₂质量百分数分布.结果表明：三种简化动力学机理给出的流场均出现弓形激波和火焰面，弓形激波和火焰驻点距离及其形状、诱导区宽度和简化动力学机理相关.当圆柱直径增大，弓形激波和火焰向圆柱上游移动，对应的驻点距离均增大，诱导区宽度变短，点火延时变小，但火焰和弓形激波位置次序未变化.53s325r模型要比16s41r模型和15s19r模型精度要高，点火延时覆盖的压力和温度范围也较宽，所有简化机理均未完全反应，在较大圆柱直径下游达到化学平衡.     

气相爆轰波在分叉管中传播现象的数值研究

数值研究气相爆轰波在分叉管中的传播现象.用二阶附加半隐龙格-库塔法和5阶WENO格式求解二维欧拉方程,用基元反应描述爆轰化学反应过程,得到了密度、压力、温度、典型组元质量分数场及数值胞格结构和爆轰波平均速度.结果表明:气相爆轰波在分叉管中传播,分叉口左尖点的稀疏波导致诱导激波后压力、温度急剧下降,诱导激波和化学反应区分离,爆轰波衰减为爆燃波(即爆轰熄灭).分离后的诱导激波在垂直支管右壁面反射,并导致二次起爆.畸变的诱导激波在水平和垂直支管中均发生马赫反射.分叉口上游均匀胞格区和分叉口附近大胞格区的边界不是直线,其起点通常位于分叉口左尖点上游或恰在左尖点.水平支管中马赫反射三波点迹线始于右尖点下游.分叉口左尖点附近的流场中出现了复杂的旋涡结构、未反应区及激波与旋涡作用.旋涡加速了未反应区的化学反应速率.反射激波与旋涡作用并使旋涡破碎.反射激波与未反应区作用,加速其反应消耗,并形成一个内嵌的射流.数值计算得到的波系演变和胞格结构与实验定性一致.     

运动激波和气泡(串)相互作用的三维数值模拟

对激波和气泡（串）相互作用诱导的大变形界面演化进行了三维数值研究.采用2阶迎风TVD求解欧拉方程得到流场解,采用5阶WENO求解Level Set方程追踪多流体界面.在三维情况下,采用GFM确定界面边界条件.将速度分量分别外推,再沿法线分解,得到伪流体切向速度分量,给出了不同时刻运动激波和气泡（串）作用后的压力、密度云图分布图像.计算结果表明：采用速度分量外推方法适合三维界面边界条件处理,并与二维情况下切向速度直接外推的计算结果兼容,验证了切向速度外推方法的正确性.该方法模拟多个流体界面也是有效的,得到了高分辨率的三维变形界面.     

定态火焰在可燃预混气中产生的压力波

火焰在可燃预混气中传播时，在火焰面前方产生一道压力波。忽略点火及火焰的初期加速，仅考虑火焰达到稳定传播速度的情况。用Ｏｐｅｎｈｅｉｍ自相似解分析流场，得到相应的控制方程及定解条体；用自适应步长的四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对方程积分，讨论了流场压力波结构及弱激波近似声波解；认为火焰为间断面，能量释放在火焰面后瞬时完成。利用火焰面两侧的能量关系，得到了火焰位置、燃速及对应Ｃ－Ｊ条件的火焰位置、Ｃ－Ｊ燃速。     

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.     

双波长NO-PLIF法测量激波马赫反射温度场的实验研究

利用双波长NO-PLIF法,研究激波管内运动激波在15°斜劈上的马赫反射的温度场分布.实验中以NO作为温度测量的示踪剂,分别选取波长为225.072nm和225.282nm的染料激光作为激发光,获得了较好的荧光图像.对激波在斜劈上的马赫反射流场的波前、波后和反射区的温度分布进行了实验测量,结果表明:NO的荧光强度对温度的敏感程度与激发波长有关,当波长为225.072nm时,荧光强度随温度变化不明显,当波长为225.282nm时,荧光强度随温度变化而剧烈变化.实验测得的温度分布相对数值模拟的误差在15%以内,这表明该方法具有较高的精度,具有一定的工程应用价值.     

STUDY ON THE FUEL AIR MIXING INDUCED BY A SHOCK WAVE PROPAGATING INTO A H_2-AIR INTERFACE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｆｕｅｌａｉｒｍｉｘｉｎｇｉｎａｓｈｅａｒｌａｙｅｒｆｌｏｗｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍｉｎｓｔｕｄｙｉｎｇｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｏｗａｎｄｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ,ｓｕｃｈａｓｆｕｅｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｍｉｘｉｎｇｉｎａＳｃｒａｍｊｅｔ[1].Ｒｏｓｈｋｏ[2 ]ｓｔｕｄｉｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｆｕｅｌａｉｒｍｉｘｉｎｇｉｎａｓｕｂｓｏｎｉｃｓｈｅａｒｆｌｏｗａｎｄｆｏｕｎｄｌａｒｇｅ ,ｃｏｈ…     

拓展激活思维之途径

死板压抑的课堂气氛是教学之大敌。它窒息了教者的智慧,压抑了学者的灵感,从而导致了课堂教学的失败。造成这种不良气氛的原因是什么呢?笔者认为是教师没有给学生创造一个思维活跃的环境,没有让学生的思维马达运转起来。怎样才能使学生的思维活跃起来呢?思维的发展是遗传、成熟、环境、教育和活动五个方面的结晶,其中遗传和成熟是生物前提,环境教育、活动起决定作用。教师在每个课时中,只有自始至