有限空间中温压炸药后燃烧效应的试验研究

为研究温压炸药在有限空间爆炸后燃烧过程的特征和规律,利用密闭爆炸罐模拟有限空间,测量了1种温压炸药和2种传统高爆炸药爆炸场压力、温度,分析了后燃烧效应对爆炸场压力、温度的影响。结果表明,温压炸药后燃烧效应可以增加冲击波后时间段的比冲量;温压炸药后燃烧效应能明显提升爆炸产物温度,使爆炸产物长时间保持在一个较高的温度水平;由比冲量、响应温度峰值以及温度曲线积分值比较结果可得,试验所测温压炸药后燃烧效应强于TNT和钝化太安。     

柴油机强化燃烧实验研究

分析了柴油机燃烧过程的特点,并且提出了一种新的柴油机强化燃烧的研究方法.成功研制了应用于柴油机的高频高压等离子体活性粒子发生器.采用强电离放电方法对柴油机的进机空气进行强电离放电预处理,使进气中含有大量的OH@、HO2-、HO2@以及O2+、O2@、O3等高活性粒子,缩短了柴油机的滞燃时间,提高了燃烧的平稳性与燃烧效率,达到了节能及降低尾气污染的目的.     

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。     

燃烧反应动力学研究进展与展望

燃烧为当今世界提供了超过4/5的能源供应,在能源、交通、国防、工业等核心领域发挥着不可替代的作用.由于化学反应在燃烧中具有举足轻重的作用,因此燃烧反应动力学研究,特别是燃烧反应动力学模型的发展,可以帮助我们更好地认识燃烧现象、控制燃烧特性、掌握高效清洁燃烧技术.近年来以同步辐射真空紫外光电离质谱技术为代表的先进诊断技术在微观燃烧结构诊断中的应用和理论计算方法的发展极大地提高了燃烧反应动力学模型的精确性和适用性,促进了燃烧反应动力学科的飞速进步.本文综述该学科近期在理论计算、实验探测和模型发展方面的研究进展,并展望未来亟需开展或深入探索的研究方向.     

平展流燃烧过程的数值模拟

简述了ESCIMO湍流燃烧理论的要点。采用差分数值求解的方法,对描述平展流燃烧过程的时均方程及ESCIMO湍流燃烧理论的“经历”和“统计”方程进行组合求解,得出了平展流燃烧过程近壁（z′/D=0．24)截面上的温度和组分分布,揭示了平展流燃烧区域温度最高且变化平缓,然后逐渐降低的重要特点。其温度及组分的变化规律与实验分析结果是一致的,基本能反映实际燃烧过程的特征,表明文中所阐述的数值分析方法是可行的。     

燃料发热量的高炉理论燃烧温度计算模型

对高炉风口前理论燃烧温度进行了修正,建立了基于燃料(焦炭和煤粉)发热量的计算模型,即把燃料的不完全燃烧所放出的热量转化为燃料完全燃烧所放出的热量与燃料不完全燃烧的热损失之差。最后分析了煤种、煤比、富氧率等因素对理论燃烧温度的影响。     

N2、CO2和H2 O稀释对天然气层流燃烧速度的影响

利用CHEMKIN PRO软件分别探究了在标准大气压、393 K条件下, N_2、CO_2和H_2O三种稀释成分对天然气层流燃烧速度的影响规律,并进行了化学动力学分析.结果表明,天然气的层流燃烧速度随稀释气掺混量的增大逐渐降低,其中CO_2对层流燃烧速度的影响最为显著.自由基OH、H和O的浓度随稀释气掺混量的增大而逐渐减小,并且,天然气层流燃烧速度与OH和H的浓度之和密切相关.此外,通过设计几种虚拟成分分离了稀释气对天然气层流燃烧速度影响的物理效应(包括稀释效应与吸热效应)与化学效应,结果显示,稀释气体主要通过吸热效应对天然气的层流燃烧速度产生影响.在不考虑NO_x生成情况下,N_2影响天然气层流燃烧速度的主要方式是稀释与吸热;CO_2的化学效应随着稀释比增大逐渐减小,稀释与吸热效应则有所增强;不同稀释比下,H_2O的三种效应贡献率基本不变.     

进气中氧气浓度对于混合燃烧与排放影响的实验研究

研究了进气中O2浓度对汽油机燃烧和排放特性的影响,分析富氧燃烧的节能和环保效应。试验在一台单缸汽油机上进行,分别为发动机提供环境空气和O2浓度为24%的富氧空气,对比分析缸内压力、放热以及有害物的排放。结果表明,进气中氧气浓度的提高有利于混合燃烧的优化,减少HC和CO排放,但NOX排放量增加。     

预混固体自蔓延层流燃烧自燃温度的研究

给出了预混固体自蔓延层流燃烧合成时自燃温度的定义及自燃温度与反应激活能和环境温度的关系，计算出预混固体在自燃温度和着火温度时的反应进度，认为可以把自燃温度作为燃烧反应的计时零点。     

非平衡等离子体对CH4／空气混合物燃烧的影响

为了研究非平衡等离子体的助燃作用,以CH4/空气混合气为燃料,对单管燃烧器中的燃烧过程进行了数值研究。在3种电离度条件下,分析了非平衡等离子体中起主要作用的活性粒子(O,H)和活性基(OH)对CH4/空气混合气燃烧的影响。计算结果发现,与传统燃烧技术相比,等离子体可以提供燃烧开始的自由基,加快连锁反应的进行,从而提高燃烧温度、降低污染物排放,等离子体助燃技术还可以改善燃烧室出口流场(包括温度场和速度场)的分布。     

火烧油层湿式燃烧的室内研究

在干式模型管燃烧试验的基础上 ,进行湿式燃烧的实验室研究 .与干式燃烧对比后发现 ,即使在较低的水 /空气比率条件下 ,湿式燃烧的燃烧前缘速度大于干式燃烧 ;随着水 /空气比率的增加 ,燃烧前缘速度也增加 .对湿式燃烧的注水时机进行了优选 ,得出最佳注水时间 .试验研究还发现 ,湿式向前燃烧较干式燃烧可以更有效地回收留在已燃区的热量 ,提高燃烧反应生成热量的利用率 ,显著地降低了燃料消耗与空气需要量 ,提高了采收率     

Combustion study with synchrotron radiation singlephoton ionization technique

Here we report a combustion endstation at National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL) and some primary experimental results. Synchrotron radiation can provide the tunable vacuum ultraviolet (VUV) photon with the high intensity and the good collimation. VUV photoioni-ation is a single-photon ionization process. Combined with molecular-beam mass spectrometry (MBMS), the VUV single-photon ionization can be applied to detect the combustion products, especially the intermediates and free radicals produced from combustion process. This method is proved to be a powerful tool for combustion study, which could be helpful for developing combustion kinetic models and understanding the mechanism of combustion reactions.     

柴油机燃烧模式切换过程燃烧特性变化试验

为研究柴油机在传统燃烧与低温燃烧的燃烧模式切换过程中,如何识别缸内当前所处的燃烧模式,以及不同喷油参数在不同的燃烧模式对燃烧特性参数的影响,在一台高压共轨柴油机1 500 r·min-1、30%负荷下采用燃油单次喷射、调节EGR率方式实现燃烧模式切换并进行了试验研究.结果表明,EGR率从0增加到55%,缸内燃烧起点位置稍有后移,但变化不大,当EGR率超过45%后,缸内开始进入低温燃烧模式,瞬时放热率曲线初始上升过程,由于冷焰反应持续期增加导致出现的二阶段滞燃,可以作为识别当前的燃烧模式的特征,控制缸内燃烧模式;喷油相位从-14°CA ATDC推迟到-7°CA ATDC,对传统燃烧模式滞燃期和燃烧持续期的影响较小,但对低温燃烧的燃烧持续期影响较大,同时,当喷油相位推迟到-7°CA ATDC时,缸内接近失火;喷油压力从75 MPa提高到140 MPa,在传统和低温燃烧模式均可以改善发动机的油气混合程度,缸内最大爆发压力及瞬时放热率峰值增加,指示热效率有所增加,但幅度变化不大.      

燃烧室形状对直喷柴油机燃烧性能影响的三维数值模拟

为研究燃烧室形状对直喷柴油机燃烧性能的影响,应用发动机燃烧过程多维模拟软件FIRE对4类燃烧室柴油机燃烧过程进行了三维数值模拟.探讨了燃烧室几何形状影响燃烧性能的作用机理.结果显示,燃烧室几何结构对缸内的流场、喷雾以及燃烧特性都有较大影响.缩口燃烧室的缸内流场强度要强于直口燃烧室,进而导致缩口燃烧室的油气混合和燃烧性能要优于直口燃烧室.     

套室内扩散燃烧火灾的三维数值模拟

采用非稳态湍流模型和湍流与化学反应相互作用的涡耗散燃烧模型,对套室内扩散燃烧的火灾进行了三维空间数值模拟.给控制方程添加不同源项以反映化学反应净产生速率对流场的影响,采用交错网格有限容积法将计算区域进行离散,用SIM-PLE算法求解离散控制方程.通过对套间内3种不同释热率情况下火灾的数值模拟,研究了套间内火灾发展、烟气温度分布和燃烧产物浓度分布规律.研究表明火源释热率的大小对烟气温度场的影响较大,对燃烧产物CO2浓度场的影响不很明显.释热率较小时,较短时间内仍能产生大量的烟气;释热率较大时,烟气层迅速形成,温度上升程度更为剧烈.此研究结果对于准确预测套室内火灾传播规律、有效阻止套室内烟气扩散和设计合理的排烟结构有一定的指导意义.图8,参12.     

以燃料不完全燃烧理论进行锅炉热力计算

用不完全燃烧理论来进行锅炉热力计算，并且在燃烧计算中就考虑了未完全燃烧的物质，使得计算的结果与炉内的烟气成分一致．整个锅炉热力计算都以不完全燃烧来进行，因此烟气成分、烟气的焓、燃烧所需的空气量、锅炉中的传热等都与完全燃烧时的计算结果有差别．     

柴油机低温燃烧闭环控制及切换过程

借助于燃烧闭环控制系统,研究了传统燃烧到低温燃烧的切换过程.试验结果表明：基于循环的燃烧闭环控制系统能够跟踪累计放热50%对应的曲轴转角的阶跃输入,并且能很好地抑制转速、负荷、油轨压力和废气再循环（EGR）等系统干扰.在传统燃烧到低温燃烧的切换过程中,通过燃烧闭环控制系统实时地调节喷油提前角,可以使燃烧相位保持在参考值附近,从而保证了切换过程的燃烧稳定性.
关键词： 中图分类号： 文献标志码： A     

电场与燃烧耦合研究进展

 为了提高能源转换效率、降低燃烧副产物的排放,利用电场增强燃烧、控制燃烧火焰特性已逐渐引起研究人员的注意.本文从竖向、横向(即径向)和单电极式等不同的电场形式对燃烧场的影响展开论述.不同的电场形式下,通过改变电场参数,对电场中不同燃料的燃烧火焰特性变化规律进行研究,以此考查电场与燃烧耦合时的特性.研究表明,利用竖向电场力来平衡浮力可以粗略模拟微重力下燃烧时的扩散火焰,燃烧速率受电场强度影响,4kV时最小;利用横向电场可以改变火焰形状(如高度降低)及颜色,也可以助燃低热值燃料,实现可靠点火和稳定燃烧;对于单极式电场,观察到3种不同类型的振荡火焰.然后,对利用电场降低燃烧副产物的可行性进行了阐述.最后指出,迄今未见对不同电场形式与燃烧火焰特性的系统研究,缺乏相应的基础数据、电场参与下的燃烧反应动力学模型以及完备的燃烧场耦合机制分析.     

微波瓣燃烧器的燃烧特性

采用三维仿真方法对微波瓣燃烧器、环形圆柱燃烧器的流动及燃烧情况进行了模拟,研究了甲烷与氧气的不同当量比对燃烧器燃烧特性的影响规律.结果表明:微波瓣燃烧器中流向涡的存在及甲烷同氧气混合面积的增加有助于燃料同氧化剂的混合,从而强化燃烧,提高燃烧效率及燃烧温度.此外,虽然微波瓣燃烧器的燃烧温度、燃烧效率在不同当量比下始终高于环形圆柱燃烧器,但随着当量比的减小,两者在相同位置处气体的温差及燃烧效率之差随之减少.     

高炉风口理论燃烧温度计算模型的改良

在原有改进型理论燃烧温度(Tf)模型的基础上,进一步针对煤粉燃烧率、煤粉分解热以及灰分中Si O2在高温下还原耗热等方面内容进行修正和完善,提出更为全面的Tf计算模型,并对比分析了传统模型、原改进型模型以及本模型中富氧率、鼓风温度、鼓风湿度以及喷煤比等因素变化时对理论燃烧温度的影响规律.计算结果表明,与传统模型以及原有改进型模型相比,使用本模型时不同鼓风参数对理论燃烧温度的影响更为趋于"缓和",高炉下部炉缺状态相对更为稳定.事实上高炉在"高富氧,低煤比"或"低富氧,高煤比"两种操作下均未出现Tf过高或不足的问题,也印证了本模型能更贴切地反映实际生产高炉下部的炉缸热状态.