玉米粉火焰在开口垂直管道中的传播

以对粉尘云状态参数的定量测定为基础,对玉米粉尘火焰在开口垂直管道中向上传播的过程进行了实验研究.在情形A中,火焰从管道的封闭端向开口端传播,在情形B中,从开口端向封闭端传播.实验中,观察到两种粉尘火焰,即湍流火焰和层流火焰,火焰形态转变对应的点火延迟时间约等于1.1 s,即粉尘云湍流运动强度为10cm/s.情形A中,层流火焰的传播出现周期性振荡现象,湍流火焰在传播过程中不断加速;情形B中,两种火焰都匀速传播,湍流火焰传播速度明显大于层流火焰.在所考察的实验条件下,粉尘浓度对于玉米粉尘火焰传播速度的影响不大.     

Effect of turbulence on flame propagation in cornstarch dust-air mixtures

Following the quantitative determination of dust cloud parameters, this study investigated the flame propagation through cornstarch dust clouds in a vertical duct of 780 mm height and 160×160 mm square cross section, and gave particular attention to the effect of turbulence on flame characteristics. The turbulence induced by dust dispersion process was measured using a particle image velocimetry (PIV) system. Upward propagating dust flames were visualized with direct light and shadow photography. The results show that a critical value of the turbulence intensity can be specified below which laminar flame propagation would be established. This transition condition is about 10 cm/s. The measured propagation speed of laminar flames appears to be in the range of 0.45–0.56 m/s, consistent with the measurements reported in the literature. For the present experimental conditions, the flame speed is little sensitive to the variations in dust concentration. Some information on the flame structure was revealed from the shadow records, showing the typical heterogeneous feature of dust combustion process.      

爆炸波除灰器中火焰传播及压力波形研究

燃烧气脉冲发生器应用于电站锅炉除灰。其工作原理是预混可燃气体在右端部分开口,内部有障碍物的容器中快速燃烧。形成一定的压力脉冲。并产生作用于积灰表面的射流和冲击波。火焰在湍流扰动装置的作用下不断加速。容器中的压力不断上升。火焰传播愈快,压力波形愈陡。压力锋值愈高。针对这些现象。主要研究了乙块、水煤气、液化石油气和甲烷四种燃料,在不同燃料浓度、不同阻塞比时对火焰传播的影响,分析了不同燃料浓度下对压力波形的影响。     

基于二阶矩封闭湍流模型的非预混湍流火焰的数值模拟

应用二阶矩封闭湍流模型进行了湍流非预混钝体稳定火焰数值模拟的研究.应用LRR-IP模型,JM模型,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型等二阶矩封闭湍流模型,进行了钝体稳定火焰数值模拟的研究.对于复杂的钝体稳定火焰,一些模型无法给出令人满意的结果,而且不同模型的结果差异很大.在研究中,湍流燃烧模型采用了化学平衡模型和假设PDF模型.研究结果表明,对于钝体稳定火焰,SSG模型以及两个修正后的LRR-IP模型要优于其他几个二阶矩封闭湍流模型.     

可燃固体颗粒堆中的逆向火焰传播

本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程．选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量．研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素．氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势．     

不同扩散效应下一维湍流模拟氢气-空气射流的扩散火焰

应用一维湍流模型（ODT）来研究湍流射流氢气．空气扩散火焰,研究过程中采用详细化学反应机理和多分量输运属性．对于火焰长度、主要燃烧产物及温度的预测较好地符合了实验结果．ODT模拟结果产生了较高的近场扰动．提出了一种旨在通过修改涡事件选择过程从而提高ODT模型精度的新观点．在模拟中检验了微分扩散效应,结果显示当前火焰中存在着显著不同的扩散效应．     

应用图像处理技术进行预混层流火焰传播速度的在线测量

利用图像处理技术，根据层流预混火焰稳定燃烧的条件结合预混火焰燃烧模型，设计了火焰传播速度在线实时测量系统，通过图像采集在线获取火焰的静态图像，然后自动对图像进行滤波，边缘提取，再进行计算得到火焰传播前沿面积，在线算出火焰传播速度，这种方法具有非接触式测量的优点，利用它不仅可以测量层流预混火焰的传播速度，同时还为层流火焰的燃烧机理的研究提供一种直接的手段．     

基于一维全尺度湍流模型的氢气射流扩散火焰结构数值模拟

基于Kolmogorov涡旋理论,建立了随机涡旋特征时空尺度及发生频率分布数理模型,在求解动量、组分和能量层流边界层方程的同时,对随机涡旋进行物理概率意义上的模拟．化学反应采用23步氢气氧化详细机理．控制方程组数值求解时,时间积分采用Williamson发展的三阶精度、全显式、低存储Runge-Kutta法,空间离散采用类谱高精度Padé紧致差分格式．结果表明,高精度数值离散格式能更好表达湍流小尺度的时空结构．运用一维全尺度湍流模型对氢气湍流射流扩散火焰结构进行计算研究,模拟结果充分展示了湍流涡旋串级现象,表明湍流涡旋对标量混合具有重要影响,涡旋增强了燃料和氧化剂之间的湍流输运,强化了混合,从而大大影响湍流燃烧速率．     

催化重整反应加氢对预混气火焰传播速度的影响

根据“驻定火焰法”基本原理，利用对冲火焰实验装置系统测量了甲烷与少量氢气预混气的火焰传播速度。结果表明，与纯甲烷时相经，含氢条件下的火焰传播速度有了明显的提高。实验氢气是甲烷与水蒸汽在催化重整反应中产生的。这说明，催化剂的存在使得掺水燃料或乳化油在燃烧的同时产生氢气。氢气的加入提高了混和气的火焰传播速度，改善了燃烧过程。这项技术在实践中有着重要意义。还对实验条件进行了数值模拟和计算，计算结果与实验结果符合较好。     

等容燃烧条件下粉尘等效燃烧速度的确定

介绍寻找表征粉尘物料爆炸特性的参数的一些结果。提出的最大等效燃烧速度参数,可以从等容爆炸实验的实测压力时间序列中求得,同时其对于实验容器的依赖性也大大减轻。给出了把最大等效燃烧速度参数应用于3种粉尘4种不同容器中等容燃烧实验数据分析的结果。     

非均匀电场对球形火焰特性的影响

在定容燃烧装置上,研究了非均匀电场对不同过量空气系数的条件下球形火焰特性的影响.结果表明,在非均匀电场作用下,各过量空气系数对应的火焰形状均发生了显著变化,水平方向火焰被拉伸,竖直方向火焰变形较小;当过量空气系数为0.8、1.0、1.2和1.4时,火焰横向传播速率均增加,横向平均传播速率分别提高23％、21％、50％和49％;特别当过量空气系数为1.2和1.4时,燃烧初期压力升高率增大,最大压力分别提高2.8％和7.4％,压力峰值出现时刻分别提前15.4％和26.8％.     

氢/空气火焰在半开口有障碍管道中的传播特性

针对氢／空气混合物，通过实验研究了其预混火焰在半开口管道中的火焰传播加速现象。结果表明，火焰传播状态随着氢气当量比的变化而发生改变。当氢／空气混合物被点燃后，由于障碍物的扰动，火焰在管道中不断加速传播，并最终到达一准稳态传播。在氢气当量比0．34附近时，火焰速度发生跃变。当氢气当量比足够大时，火焰传播由爆燃态转变为爆轰态。在本实验条件下，爆燃转准爆轰的临界条件是d/λ=2.6(d是圆环形障碍物内径，λ是爆轰格胞尺度）。障碍物阻塞比的变化对最大火焰速度和压力提升的影响不明显。     

纯锆粉及包覆Fe3O4锆粉的燃烧特性

使用TG分析法分析了纯锆粉与包覆了Fe3O4的锆粉(简称包覆锆粉)的静态氧化特性,并利用高速摄像、超细热电偶等技术对纯锆粉与包覆锆粉的燃烧特性开展了实验研究.TG分析显示,相同粒径的包覆锆粉的增重比相对纯锆粉有显著降低.通过对高速摄像图片分析得出,纯锆粉的火焰传播速度大于包覆锆粉的火焰传播速度;且在质量浓度为0.454,kg/m3时,二者火焰传播速度的震荡较剧烈;而在质量浓度为0.842,kg/m3时,二者火焰传播速度可以实现较为稳定的增长.经过对火焰温度的对比研究可知,在不同的质量浓度下,包覆锆粉的温升与纯锆粉的温升之间存在一个滞后过程.最后对包覆锆粉的燃烧产物进行了XPS分析,测得Fe元素的峰值为709.99,推测其燃烧过程中Fe3O4与Zr可能发生了置换反应.     

天然气-氢气-空气混合气火焰传播特性研究

在定容燃烧弹内研究了初始条件为常温常压的灭然气-氢气-空气混合气火焰传播规律,得到了不同掺氢比例和燃空当量比下混合气的层流燃烧速率、质量燃烧流量和马克斯坦长度,结合火焰传播照片,分析了火焰的稳定性并预测了大尺寸火焰稳定性的演变趋势。研究结果表明,随着天然气中掺氢比例的增加,混合气的燃烧速率增加,且增长速率逐渐加快,马克斯坦长度值减小,火焰的稳定性下降。各种掺氢比例下,随当量比的增加,马克斯坦长度值增加,火焰的稳定性增加。掺氢比例高于80％时,随着火焰的传播,其不稳定性将明显增加。     

氢气和水蒸气对甲烷/空气层流火焰传播速度的影响

为了较为系统地认识氢气和水蒸气对火焰传播的影响，应用CHEMKIN-Ⅱ程序计算了甲烷/空气层流预混火焰传播速度，并就水蒸气和氢气对火焰传播速度的影响做了定量计算与分析．结果表明：氢气能使火焰传播速度大幅提高，且当初始温度升高时，氢气对火焰传播速度的提高作用增大；水蒸气的加入会使甲烷/空气层流预混火焰传播速度降低，并且在空气过量时燃料越少其影响越弱；当氢气和水蒸气同时加入预混气时，水蒸气的加入会使氢气对火焰传播速度的提高作用减弱．     

粒径分布对有机粉尘爆炸中火焰结构的影响

采用高速摄影及带通滤波片相结合的方法,记录并分析了火焰在开放空间两种不同粒径分布硬脂酸粉尘云中的传播特性.实验中,通过控制喷嘴压力形成两种典型粒径分布的硬脂酸粉尘云.实验发现,火焰在两种不同粒径粉尘云中传播时,具有明显不同的火焰前锋结构特征,即连续火焰前锋和离散火焰前锋.在较小粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋形状规则、连续,燃烧反应区均匀一致,类似于预混燃烧现象;而在较大粒径分布粉尘云中传播时,火焰前锋黄色发光区周围分布着离散的蓝色亮点.在此基础上,进一步利用CH辐射放大图像揭示了粉尘云离散火焰前锋的形成机理.理论模型的分析结果证明了粒径小于58 μm的粒子质量浓度是决定能否出现离散火焰前锋的关键参数.     

二甲醚火焰传播速度的实验研究

用对冲火焰法测量了二甲醚的层流火焰传播速度．在室温和常压下得到了当量比为0．76～1．76的火焰速度,并与文献中其他方法测量得到的结果进行了比较,表明本实验所得二甲醚的火焰传播速度相对更为合理．实验得到二甲醚的火焰传播速度最大值约为54cm／s．     

微细圆管中的稳定火焰传播

研究了火焰在有壁面散热的微细圆管中的传播过程.流动马赫数很小时,假定流体满足理想气体状态方程,采用详细化学反应机理.火焰面形状由壁面散热和流场共同决定.壁面散热增大时会导致熄火.引入二维流场使维持火焰稳定传播的壁面散热范围扩大.计算结果表明,微细圆管燃烧器内较大的火焰面曲率能促进燃烧.     

随机堆积床内过滤燃烧特性的实验研究

本文提出了一种可视化燃烧室,用于对3种尺寸的随机堆积结构开展过滤燃烧实验,该结构分别由直径为5,10,15 mm的氧化铝颗粒堆积而成。通过搭建燃烧平台,研究了不同颗粒直径堆积床中火焰的燃烧波高度、火焰传播速度、火焰温度及排放特性。结果表明：在可燃工况下,颗粒直径5 mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程减小,火焰传播速度变快;而在颗粒直径10和15 mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程增大,火焰传播速度变慢。     

Flame stretch analysis in diffusion flames with inert gas

1niwtonInveshgations to enhance combushon efficiencyhave been irnportan in the past decad. Most of theimProvementS were coneennd on bog thendulent fluctUations and flow intensihes. The jettodetboinging setup is widely used in rocke engines withseif ignition proPellantS. The pUrPOse of thes reseaxC istO examine the imPinging effeCt on the jet-imPingementdiffesion flame.Two asPeCs of the twinging flame, jetboingeInen heating and combushon enhaneement havebeen inveshgatal. Milson and Chig…