受限空间乙醇燃烧小尺度火焰特性

本文主要分析在受限空间条件下液体乙醇燃烧小尺度火焰形态的特性,并且与自由空间下的实验结果进行比对,得出在受限空间条件下乙醇蒸发燃烧的特殊规律。实验采用石英玻璃管模拟受限空间,通过改变玻璃管的直径调整受限空间的大小。最后得出实验结论,在受限空间条件下,燃烧小火焰体积得到压缩,火焰的平均温度得到提升。本文主要通过实验手段进行研究,以期为微型燃烧器的设计提供一定的理论参考。     

受限空间内爆燃波瞬态流速与超压的耦合关系

为了奠定不同强度爆炸波扬尘能力的评估基础,采用数值模拟的方法研究了开口型和闭口型系统内爆炸波前瞬态流速与爆炸超压的定量耦合关系.研究结果表明,煤矿开口型系统的爆炸波和波前流速从波形上分为3个阶段,瞬态流速和爆炸超压的关系可以用两个拟合度非常好的线性函数表达,在初始阶段呈线性反比关系,随着爆炸进一步发展,爆炸超压与流速都呈增大趋势,两者呈线性正比关系.闭口型系统内的爆炸波形呈明显的振荡特征,对于爆燃波,振荡波有两道,即前驱冲击波的振荡和热压缩波的振荡.由于爆炸波的振荡叠加,使其超压和流速较开口型系统内的高.爆炸流速的预测,可以采用首次峰值和超压的关系进行预测.     

防爆门质量对瓦斯爆燃泄爆特性影响实验研究

对透明玻璃空腔中的甲烷-空气预混气体爆燃的泄爆过程进行了实验研究。通过在腔体顶部安装不同质量的防爆门,对预混可燃气体的爆燃压力、火焰速度等参数进行了测量,分析了防爆门在开启过程中火焰结构、爆燃压力和火焰传播速度随时间的变化规律。结果表明:防爆门质量越大,腔体内部的爆燃超压越高,开启防爆门所需时间越长,火焰锋面传播速度的峰值也越大。此外,与质量对称防爆门相比,质量不对称防爆门在泄爆过程中的开启时刻和火焰速度达到最大值时刻均更为提前。     

紧凑型强化传热管管束受限空间内沸腾强化换热特性

采用满液式蒸发换热器，利用强化传热管管束受限空间内早期沸腾强化机理，将中小热负荷条件下的自然对流换热转化为核沸腾换热。其换热性能大大优于降膜式蒸发换热器。对紧凑型滚压表面传热管管束在受限空间内沸腾强化换热进行实验研究，确认了满液式蒸发换热器使用紧凑型滚压强化管束具有良好的换热性能，在小管间距时有显著的沸腾换热复合强化效应。     

紧凑传热管束受限空间内沸腾强化换热特性

海水淡化装置以及太阳能或余热吸收式制冷机中的蒸发换热器,采用管排外降膜式蒸发方式,它具有很多优点,但管间距离较大,以致尺寸较大,供液方式较复杂。将传热管束紧凑排列置于饱和状态液体中,将其变为满液式蒸发换热器,利用传热管束间受限空间内早期沸腾强化机理,将中小热负荷条件下的自然对流换热转化为核沸腾换热,在间隙尺寸适宜时,其换热性能可能优于降膜式蒸发换热器。对紧凑传热管束在受限空间内沸腾强化换热进行实验研究,确认了满液式蒸发换热器具有良好的换热性能,在中小热负荷条件下甚至超过降膜式蒸发换热器。     

预混天然气小尺度燃烧特性的CFD研究

运用计算流体力学（CFD）二维模型研究预混天然气在小尺度空间内燃烧及墙壁的导热系数、外部的热损对燃烧特性的影响。研究表明,墙壁的导热系数和外壁面的热损直接影响着火焰的点燃、稳定及氮氧化物的生成。对于预混气体。仅存在一个很小的流速区间能维持通道内的燃烧。最后分析了轴向及径向的温度梯度对燃烧器的影响,找到了在模拟条件下最佳的热力条件,并以此达到优化小尺寸燃烧器的目的。     

受限空间中细水雾灭火的准稳态模型

通过受限空间中大量细水雾灭火实验，总结出预测细水雾系统灭火效果的准稳态模型。该模型是针对细水雾扑灭有障碍火的情况而发展的，火焰的熄灭主要是由于燃料燃烧耗氧和细水雾汽化稀释造成氧气浓度的降低而导致的，忽略了细水雾与火焰的直接作用，模型基于能量守衡，要求输入以下参数：火源功率、受限空间的几何结构、通风口面积和细水雾施加流量，通过模型预测出稳态时受限空间的温度和氧气浓度，进而可以确定临界火源的尺度(功率大小)，同时能准确预测较大功率范围火的熄灭时间。     

受限空间内氢气泄漏扩散行为的数值模拟

氢分子是自然界中最小的分子,很容易通过管道接头、阀门等位置发生泄漏。由于氢气的易燃易爆属性,泄漏后形成的可燃气云一旦遇到火源容易演变成事故。因此,对氢气泄漏扩散行为进行研究有助于掌握氢气事故演化发展规律,对于事故预防具有重要意义。针对一个尺寸为0.47 m×0.33 m×0.20 m的立方体空间建立几何模型,采用自主研发的MPPBuoyantEpplFoam求解器对该模型内的氢气泄漏扩散行为进行了数值模拟,获得了氢气泄漏后的氢气浓度分布、扩散速度分布及流动扩散规律,通过与相关文献中的实验结果进行对比,二者吻合较好,初步验证了该求解器多组分扩散功能的准确性。研究结果表明,在受限空间内,氢气泄漏后表现出如下流动扩散规律：1)氢气从模型顶部竖直向下喷入计算域后,在周围静止空气阻滞作用和浮升力作用下,扩散速度迅速减小,流动的动量控制区变短;2)在氢气注入阶段,计算域氢气浓度分布会在浮力作用下呈现明显的分层效应,上部的氢气浓度高,下部的氢气浓度低;3)氢气停止注入后,在分子扩散作用下,计算域上下部氢气浓度差逐渐变小,并最终达到均匀混合。     

受限空间内细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳的生成率

细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳的浓度是评价细水雾灭火系统安全可靠性的一个重要参数.本文通过受限空间内细水雾抑制熄灭障碍火的模拟实验研究,发现细水雾抑制熄灭火焰过程中一氧化碳生成率存在两种控制模式,即燃料控制模式和细水雾流量控制模式.实验结果表明,在燃料控制模式下,一氧化碳生成率随着燃料流量的增大而增大;在细水雾控制模式下,一氧化碳生成率随着细水雾流量的增大而增大.为了获得两种控制模式的临界转变条件,对燃料控制模式和细水雾控制模式的临界工况进行水蒸气含量分析.通过理论分析,得到一氧化碳生成率控制模式转变的水蒸气含量临界范围与 Suh and Atryeya 理论基本一致,即空气中水蒸气质量分数达到25%~65.5%时,水蒸气对火焰的作用从化学作用转为物理作用,一氧化碳生成率控制模式开始转变     

受限空间对乙醇扩散小火焰的影响研究

通过实验研究了在受限空间与非受限空间中乙醇扩散小火焰的结构特性,并且比较了在不同大小的受限空间中的火焰形态,对比分析了燃烧器在受限空间中不同的位置时火焰的特性。实验发现,受限空间的大小对火焰的结构形态存在一定的影响,随着受限空间的增大,火焰稳定燃烧的范围就越大,而在同一受限空间中不同的位置对火焰形态没有影响或影响不大。     

Stability of Gas Diffusion Flame in Laterally Confined Space

Lateral-confined coaxial jet diffusion flame is common in micro thrusters,and the specific impulse is mainly obtained through thermodynamic calculations with an assumption of fuel combustion with an equivalence ratio,regardless of the stability of the combustion process.However,the flame behavior plays an important impact on the performance of a micro thruster through the varied combustion efficiency.The stability of confined coaxial jet diffusion flames with air coflow was studied by experiments and numerical simulation.Methane,hydrogen,and propane were used as fuels.Flame attachment,liftoff,blowout(extinction limits of lifted flame),and blowoff(extinction limits of attached flame)behaviors with the effect of confinement ratios and fuel properties were focused on.Among the range of the jet flow velocity in this research,the hydrogen flame is always attached to the jet exit,the flame tip goes from closed to open as the jet velocity increases,while the flame transitions from attachment to liftoff in the case of CH4 and C3H8.Further,in a narrow confined space,the attached flame for both CH4 and C3H8 undergoes liftoff followed by blowout.However,in a space with a high confinement ratio,the CH4 flame transitions directly from attachment to blowoff.The critical modified Craya-Curtet number,which is used to predict the onset of the recirculation,is determined through simulation and experiment,and the number is about 1.77.This work provides valuable data on flame stability inside a confined space and gives insights into the design of a thruster.     

掺氢对微尺度空间内预混层流火焰转捩爆燃特性的影响

针对基于燃烧的微小型动力装置存在燃烧效率低、火焰传播速度慢的问题,设计了一个可视化的、特征间距仅为0.45 mm的微尺度定容燃烧室,实验比较了0～1的掺氢比例下,丙烷/氢气/空气预混火焰在该燃烧室内的传播以及加速过程.实验发现没有掺氢时,丙烷/空气预混火焰需要在0.25 MPa初始压力下才能够传播;当掺氢比例为0.2时...     

高原低压环境受限空间顶棚射流重力流区域的温度特性

在受限空间内,针对稳定热释放速率火源,运用经验公式与压力相似模型,推导出顶棚射流重力流区域在烟气发展段与稳定段温度随气压变化的关系.理论分析表明,受限空间内顶棚射流与竖直壁面碰撞前,高原低压环境探测器位置处温度与环境温度的差与在常压环境下的比值近似等于环境温度比;而当烟气沉降达到稳定状态时,二者比值为当地压强比的2/3...     

燃气透平第一级冷却空气系统流体的动力特性

将燃气透平冷却空气系统模化为由大量不同通流单元以串连或并联方式组成的复杂网络系统,采用有向图的关联矩阵描述了该复杂网络的结构特征;选用适当的试验关联式计算空气流经各通流单元的压力损失与换热量,并建立了冷却空气流动与换热特性的流量、压力和温度方程组;采用逐步简化冷却空气网络系统的方式,求解冷却空气系统内流量的分配;采用以改进并修正的高斯消去法为基础的一种稳定的大型稀疏矩阵线性方程组来求解冷却空气系统内空气的压力与温度分布;在此基础上,编制出冷却空气系统流动特性的通用计算程序,并对某燃气透平第一级冷却空气系统特性进行了计算与分析,结果表明:第一级静叶与动叶的冷却空气消耗量分别占空气流量的3.97%和2.88%,与文献报道的同类型机组(西门子V94.3)的数值接近.     

重型燃气轮机转子结构及动力学特性研究综述

分析了典型的重型燃机轮机转子的结构特点和各种拉杆式转子的结构优缺点,重点阐述了拉杆式转子中的轮盘平面接触界面和端面齿接触界面的刚度模型及其对转子动力学特性的影响,以及阻尼环对中心拉杆动力学特性的影响及其与转子本体的耦合动力学特性.最后,介绍了拉杆式转子发生故障时的转子动力学特性,并提出了需要进一步研究的问题.     

小型风力发电机组的动态设计与计算

对小型风力发电系统的振动频率采用解析法计算和有限元动态计算,得到塔架和叶片的固有频率的理论计算值、并用动态信号分析仪FOCUSⅡ进行了验证。根据机组的运行激励,分析了塔架和叶片的共振特性,找出它们结构上的薄弱环节,进而对结构进行动力修改方案的探讨。     

带中间冷却和回热的燃气轮机动态性能的研究

对某舰用燃气轮机进行了中间冷却和回热（ICR）的改造设计,采用按比例缩小压气机的方法,使改造设计后的燃气轮机各部件性能达到了良好的匹配.依照模块化建模的原理,建立了换热器等部件模块,在此基础上,在EASY 5仿真平台上搭建了ICR燃气轮机的系统模型,并对其进行了稳态和动态的仿真试验计算.结论认为,舰用燃气轮机改造为ICR燃气轮机,需要重新设计压气机以平衡由于中间冷却器造成的高压压气机入口折合流量降低的影响;ICR燃气轮机具有较高的效率和良好的变工况性能.图5表1参5