高温贫氧燃烧过程火焰辐射的数值模拟计算

将扩散燃烧模型和k-ε湍流流动模型相结合．以上海711研究所设计建造的高温贫氧燃烧炉为原型,利用CFD通用商业软件对高温贫氧燃烧过程的温度场和火焰热辐射进行计算机模拟计算,为下一步的工业性实验提供了依据．     

高温空气燃烧的燃烧特性及环境特性分析

从燃烧理论入手，计算了甲烷在不同条件下的燃烧特性，并对不同条件下燃烧特性及环境特性进行了研究对比；理论计算证明了CO2稀释空气对改善燃烧特性及减少污染物的生成更有效。     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169;两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素;合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

低热值气体燃料掺氢火焰稳定性的研究

基于直接数值模拟方法和详细化学反应机理研究了流体动力学不稳定性和热-质扩散不稳定性共同作用下的低热值气体燃料掺氢胞状火焰的发展和演变过程.建立了多组分气体燃料燃烧控制方程,获得了不稳定性作用下的低热值气体燃料掺氢胞状火焰的多种演变形式:胞的分裂、局部熄灭、二次熄灭和再燃.研究结果表明随着燃料中H2的增加,胞状火焰出现的时间提前,火焰胞的幅值增加.随着燃料中CO2的增加,火焰的不稳定性受到抑制.低热值气体燃料掺氢火焰在不稳定时会出现火焰胞的分裂、局部熄灭和再燃等3种动力学形态.胞的二次熄灭只发生在热-质扩散不稳定性较强的稀燃H2/空气火焰中.     

基于湍流气体火焰热图像特性的温度分布

利用数字图像计算机技术，开发出一套对火争热图像的实时采集与测量系统，在小型火焰试验台上，对湍流火焰的热图像特性进行了试验与理论研究，获得了湍动燃烧图像特性的变化规律，提出了用解决火焰热图像特性与温度分布映射关系的单色基准温度标定法，并探索了此方法用于三维温度场时，由于辐射叠加所造成的温度失真的修正方法。     

富氧气氛中煤粉燃烧特性改善的实验研究

采用德国Netzsch公司生产的STA409C型热天平研究了神木原煤在不同氧的体积分数下的燃烧行为．试验结果表明：随着氧的体积分数的增大，煤样的着火温度及燃尽温度均呈下降趋势，着火时间提前，燃烧时间缩短，煤粉的综合燃烧特性指数提高；当氧的体积分数小于40％左右时，煤粉燃烧特性的改变较大，当氧的体积分数大于40％时，改善趋势变缓．因此，采用膜法富氧燃烧或助燃时，宜采用的氧的体积分数范围为30％～40％．     

低旋流CH_4/H_2火焰的燃烧特性及稳定性机制研究

为了研究低旋流CH_4/H_2火焰在不同H_2占比(体积分数)条件下的燃烧特性及稳定机制,对当量比为0.7的CH_4/H_2预混气体进行了数值模拟,分析了CH_4/H_2火焰的自相似特性、流场结构及火焰特性,研究了旋流数对富氢燃料回火性的影响。结果表明:随H_2占比增加,CH_4/H_2火焰仍保持自相似特性,其剪切层强度逐渐增加,内剪切层逐渐向中心低速区移动,火焰锋面逐渐向喷嘴移动,火焰形状由碗型逐渐变为W型,最后变为V型,而轴向、径向速度延伸率以及虚拟原点几乎不受H_2占比影响。在H_2占比从80%增加到95%时,燃料的层流火焰速度变化较大,使得流场结构和火焰锋面位置发生剧烈变化。对于中心低速区的CH_4/H_2火焰,当火焰传播速度等于当地气流速度时,火焰稳定;对于内剪切层区的CH_4/H_2火焰,速度梯度产生的旋流使得当地气流产生向下和向中心低速区移动的趋势,从而火焰产生向上移动的趋势,实现火焰稳定。适当减小旋流数,有利于减小富氢燃料回火发生的可能性。     

高温空气回转窑内燃料着火的突变特性

在高温空气回转窑燃烧中,着火是一个非线性突变过程.文中根据热流势函数,以炉膛温度为状态变量、高温空气温度和空气量为控制变量,建立了零维尖点突变模型,以解释高温空气回转窑内着火的复杂现象和系统出现的不稳定状态.结果表明:高温空气量的变化,会使得系统内部的热量产生波动,引起着火或熄火,而高温空气温度的提高可以使燃烧的不稳定区域减小;在木屑回转窑燃烧条件下,高温空气温度达973 K以后,燃烧的不稳定区域逐渐减小,在高温空气温度为1473K时,不稳定区域完全消失.     

预混可燃气火焰传播速度的研究

采用传动的热力理论,在火焰上建立热能平衡式,该平衡式不仅考虑了新鲜混合气的热焓变化以及反应过来的热量,更进一步了考虑燃烧反应本身的放热率,采用奇异摄动法得到预混丁烷气的流火焰传播速度表达式,并与采用本生灯试验测试系统测得的预混气平均火焰传播速度进行了比较,得到了较为满意的结果。     

高温低氧燃烧技术及其高效低污染特性分析

研究了一种高温低氧燃烧新技术,即采用蓄热室,预热助燃剂使其温度达到800℃以上;采用分级燃烧及炉内部分烟气回流的方法,使燃烧区氧体积分数降低至15％以下．分析结果表明该燃烧技术具有显著的节能、低污染特性,与未采取任何废热回收措施的传统燃烧技术相比,可实现节能60％以上,CO2排放量减少60％以上,NOx排放浓度低于30～50g／t．     

高温贫氧燃烧过程中NOx排放的数值模拟计算

将扩散燃烧模型、热力NOx生成模型和κ-ε湍流流动模型相结合，以上海711研究所设计建造的高温贫氧燃烧炉为原型，利用CFD通用商业软件对高温贫氧燃烧过程的温度场及NOx生成和排放特性进行计算机模拟计算．计算结果可为今后的工业性实验提供理论依据，     

低热值气体燃料层流燃烧特性

在定容燃烧弹中开展了当量比、燃料组分、初始压力对低热值气体燃料层流燃烧特性影响的试验研究,建立了准维双区模型,基于在定容弹内实测的压力曲线,计算了规范化质量燃烧率.研究结果表明:燃料中氮气比例的增加导致压力峰值降低,火焰发展期和燃烧持续期增长;化学计量比附近的燃料燃烧进行的较充分,压力峰值最高,火焰传播速率最快,燃烧持续时间短;初始压力的增加使质量燃烧率下降,燃烧持续期有所延长.     

高温贫氧燃烧过程实现贫氧条件方法的探讨

着重分析在高温贫氧燃烧过程中，如何实现高温燃烧贫氧条件的问题，对目前国际上流行的几种方法进行分析，在此基础上，认为抽取部分燃烧废气来稀释高温燃烧预热空气的体积含氧量，将是一种比较理想的选择。     

管道中锆粉云火焰传播的温度与速度特性

粉末状的锆金属不仅燃烧速度快,而且燃烧释放出的热量非常高,作为高能燃料被广泛应用在航天和军工领域.锆金属以粉尘云的形态燃烧时,大量微小悬浮锆颗粒燃烧会形成具有一定面积的火焰,采用实验方法研究锆粉云火焰在竖直管道中的温度和速度特性.研究结果表明,热电偶处的锆粉云最高火焰温度与瞬间火焰传播速度有相同变化趋势,都随锆粉云质量浓度增加先增大后减小.当锆粉云质量浓度为0.625 kg·m-3时,出现最高火焰温度,可达1777.81℃,在此条件下管道中最快火焰传播速度可达39.7 m·s-1.当质量浓度超过0.625 kg·m-3后,热电偶处的锆粉云最高火焰温度与瞬间火焰传播速度都会降低,主要是由于富燃料燃烧、管道中氧气不足而导致颗粒不能完全燃烧.实验得到了不同质量浓度锆粉云的最高火焰温度值与最快火焰传播速度.     

火焰的电离效应与内燃机燃烧过程的温度测量

根据有机物火焰的电离效应和新近的试验结果,认为电离效应是燃烧气体的状态参数,并因此提出用电离效应测量燃烧过程的温度．     

油气混合参数对柴油机低温燃烧过程的影响

应用三维CFD模拟研究了喷油和进气参数包括喷油压力、喷孔直径和进气压力对柴油机低氧浓度低温燃烧(LTC)过程的影响.结果表明:随着喷油压力增加或喷孔直径的减小,各氧浓度下缸内燃烧压力和温度峰值都增大;相同氧浓度条件下预混燃烧的强度增大,出现明显预混燃烧的氧浓度增大;相同氧浓度条件下的soot排放降低;缸内局部温度最大值增大,NOx排放增大.进气压力增大,缸内压力上升更快,但缸内平均温度略有降低,相同氧浓度下着火时刻提前,滞燃期缩短;燃烧过程中局部缺氧的状况得到改善,相同氧浓度条件下燃油的燃烧更加完全,放出的总热量更多,燃烧效率明显提高;soot峰值和最终排放值都减小,NOx生成量进一步降低.     

循环流化床锅炉高温空气点火节能技术

研制的循环流化床高温空气点火装置具有节能和环保双重作用,获得显著的节能减排效果。     

高温气流平面射流扩散过程分析

在工业生产中经常会出现高温烟尘气的排放与扩散现象,研究高温烟尘气的射流扩散过程对于烟尘治理和集尘通风系统设计有重要意义。通过数值模型分析与试验分析结合的方法,对高温气流扩散过程进行分析与研究。结果表明：在高温气流水平浮力射流扩散过程中,射流温度显著改变了射流扩散轨迹和速度分布,随着气流温度的升高,气流密度降低,使射流在水平方向速度衰减加速,而低密度气流的热浮力效应增强,在垂直方向速度值增加加剧,形成了更靠近射流壁面的上浮扩散轨迹;在高温气流射流扩散分析中,在理想气体的浮力模型中添加了密度随温度的变化,因此它比布辛涅斯克近似的浮力模型获得的射流轴线速度与射流扩散轨迹结果更准确,可知改模型适合分析高温气体的浮力扩散特征;两种模型获得的射流速度分布的结果误差相反,使两种模型能够适用于不同类型的工程需求