活化热氛围下柴油喷雾燃烧特性试验

针对柴油燃料喷雾的自燃及燃烧特性,利用可控活化热氛围燃烧试验系统,结合连续喷射系统和高速摄影技术,研究协流温度对喷雾滞燃期、自燃点位置、火焰长度及宽度、火焰起升高度的影响.为活化热氛围下液体燃料自燃及燃烧模型的建立奠定了基础.     

可控活化热氛围燃烧器速度场的数值模拟

通过数值计算的方法对可控活化热氛围燃烧器的速度场进行了数值模拟.通过实验验证了模型,进而分析了中央射流速度、协流速度和温度对燃烧器速度场的影响,并结合温度场稳定区域范围的变化曲线,分析了此活化热氛围燃烧器的适用性.研究表明,增大中央射流速度、协流速度和温度都会使速度场势核区范围扩大,其中中央射流速度的增大量会受温度场稳定区域范围的限制,但可以通过增大协流速度来解决这一矛盾.     

自燃临界温度区域内柴油喷雾燃烧特性模拟研究

采用条件矩封闭模型(CMC)与三维计算流体动力学(CFD)软件相耦合,建立了活化热氛围中的柴油喷雾燃烧模型,分析了燃料自燃临界温度随环境压力的变化,并对临界温度附近区域的柴油喷雾燃烧特性进行了研究.结果表明,随着环境压力的增加,自燃临界温度基本维持在1 048K附近.在模拟条件下,当协流温度接近临界温度时,2K的协流温度变化即可引起火焰温度及OH、H、HO2等中间组分的分布产生较大变化,进而对燃烧过程产生较大影响.     

Experimental study on multi-point autoignition characteristics and influence factors of diesel spray in a controllable active thermo-atmosphere

Auto-ignition characteristics of high-pressure diesel spray in the controllable active thermo-atmos-phere (CATA) were studied with a high-speed camera video system. Multi-point autoignition phe-nomenon of diesel spray in the CATA was observed and the influence factors of the autoignition were analyzed. The stabilization mechanisms of the spray flame in different coflow temperatures were also discussed. The stabilization of the flames was controlled by different factors: autoignition phenomenon in low coflow temperature and flame spread in high coflow temperature. The test results also show that the autoignition delay depends strongly on the coflow temperature and has nonlinear relationship with the temperature. Autoignition delay decreases by almost 10 ms from 16.9 to 7.1 ms when the coflow temperature increases from 996 to 1048 K and only 4 ms from 1048 to 1101 K. The injection parameters in terms of nozzle diameter, injection pressure and pump speed, have some effects on autoignition delay while these effects depend on the coflow temperature. The significant effect lies in low coflow temperature. The injection parameters influence the autoignition delay because it can shorten the physical delay by improving the spray quality and enlarging the spray angle or penetration rate to im-prove mixture quality.     

新型等离子体点火燃烧筒研究

以装有150kW等离子体发生器的某等离子体点火试验燃烧器为例,应用数值模拟的方法对等离子体点火燃烧器的稳燃性能进行了研究,并提出了一种新型的径向/切向进风等离子体点火燃烧筒.研究结果表明,一次风速(风粉气流流速)、等离子体气流的穿透区域和煤粉浓度等是影响等离子体点火过程及煤粉着火燃烧的主要因素.径向/切向进风可以在燃烧筒内形成多向回流和旋流,使得风粉气流在燃烧筒内不仅有轴向速度,而且还有径向和切向速度,改变了轴向进风气流运动的单一性,增加了煤粉气流在筒内的停留时间,着火区域扩大,火焰充满度好,有利于燃烧筒内的稳燃.     

微型热光电系统中的微燃烧室研究

微型热光电TPV(thermo photovoltaic)系统是一种新型的微动力系(Power MEMS)，微燃烧室是微型TPV系统中最重要的部件之一．为了获得较高的电能输出，希望燃烧室壁面的温度高且分布均匀．由于微燃烧室面容比大，热损失显著增加，这会导致着火困难并使火焰淬熄．为了分析微燃烧室中燃烧的可行性和确定有关影响因素，对不同材料、不同结构的微燃烧室在不同工况下进行了实验．结果表明，在一定的流量和混合比范围内，可以在微燃烧器内维持稳定的燃烧，并在燃烧室壁面形成均匀分布的高温．     

EBU和PDF模型在燃烧室上的应用

使用FLUENT软件中两种常用燃烧模型———有限速率涡耗散(EBU)模型和PDF模型对高温升燃烧室进行了计算,得到了两种模型下的速度场,温度场等特性,并对结果进行了分析。获得了适合高温升燃烧室计算的模型。     

无阀自激脉动燃烧器频率特性的参量分析

对影响无阀自激脉动燃烧器频率特性的因素（管段长度、收缩比、热源位置和温度分布）进行分析研究。结果表明,燃烧器进气段的长度调节对频率的影响大于出气段长度调节的影响;出、进气段截面积与燃烧室截面积的收缩比越大,频率下降越大;在燃烧器总长不变的情况下,燃烧室长度的调节对频率的影响不是单一的。     

基于二氧化碳红外热成像的火焰起升高度分析

基于CO_2红外热成像方法拍摄了可控活化热氛围下的正庚烷液滴群预混射流火焰,测量了火焰起升高度,研究了热氛围协流温度、液滴群预混当量比、液滴群射流速度3个因素对起升高度的影响规律.结果表明:射流火焰起升高度主要受到化学着火延迟期控制,起升高度随着协流温度的升高而降低,但当协流温度足够高时,起升高度几乎不再变化;当量比增大会使物理着火延迟期缩短,从而使火焰起升高度降低;在相同的当量比下,如果协流温度较低,射流出口速度增加会提高火焰起升高度,而当协流温度高于某临界温度后,加大射流出口速度却会降低火焰起升高度.     

燃空当量比对液体燃料无焰燃烧影响的研究

以微型燃气轮机为应用背景,设计了基于液雾无焰燃烧的模型燃烧室,以实验为主、数值模拟为辅的手段研究了0#柴油/空气的燃空当量比对模型燃烧室的流场结构、燃烧模式、无焰燃烧范围、燃烧温度及分布和污染物排放的影响.结果表明:燃烧室流场呈现明显的环形回流涡,为高温烟气循环提供了流体动力学基础;燃料喷孔附近的混合情况对整个燃烧模式的转变具有重要影响;该燃烧室工作在无焰燃烧模式的燃空当量比Φ范围为0.25～0.50,无焰状态下燃烧室内温度分布均匀;燃烧室平均温度Tavg和污染排放受到Φ和输入功率的影响,在实验范围内,输入功率相同时,随Φ减小,燃烧室平均温度降低,CO和NOx排放浓度增加,另外,Φ相同时,输入功率越低,Tavg越低,CO排放浓度越大,且输入功率越低CO排放浓度增长越快,NOx受输入功率的影响相对小得多.从实验结果分析,适当提高空气预热温度是增强低燃烧室热密度时的贫燃稳定性、拓展贫燃极限和强化燃烧的有效措施.     

平板式MTPV系统中燃烧若干影响因素的试验

平板式微热光电(MTPV)能源系统采取全新的亚毫米平板式燃烧室取代以往的圆柱式,对应的面容比的增加将提高燃烧室壁面的能量输出,从而提高系统的能量密度.针对石英玻璃材质的平板式燃烧室,改变氢气流量、氢氧混合比以及平行板间夹缝距离等,进行燃烧试验,测试了外壁面和出口的温度,进而分析几种因素的影响规律.结果表明,在一定条件下,亚毫米平板式微燃烧室能克服壁面能量损失激增而带来的着火困难和火焰淬熄等问题,能够实现稳定燃烧.合理选择工况参数,可以提高燃烧室温度和优化温度分布,提升系统工作性能.     

燃气涡轮增压系统燃烧室设计

根据燃气涡轮增压系统结构要求,提出了一种新型滚流回流燃烧室结构,通过CFD数值模拟,研究其内部温度场和出口温度分布情况,确定了燃烧室的主要结构参数.采用粒子图像测速仪（PIV）测量燃烧室内筒头部的冷态流场,证明燃烧室头部存在滚流回流区,能够形成稳定的火焰区.在燃烧试验中,进行了贫油点火和贫油熄火试验研究.结果表明在一定流量范围内,文中燃烧室贫油点火及贫油熄火油气比均随进口马赫数的增大而增大;将文中燃烧室与外形尺寸相近的旋流进气燃烧室的总压恢复系数对比,结果表明相同的流量下文中燃烧室的总压恢复系数平均提高约2%.      

往复式多孔介质超绝热燃烧中辐射传热有限体积法

对多孔介质中的往复式超绝热燃烧（简称为RSCP）进行了二维数值模拟,采用辐射传递的有限体积法求解了固相能量方程中的辐射源项．研究了预混气体流速、当量比和换向半周期等主要操作参数对RSCP系统中的温度分布、放热率、辐射热流量和辐射效率的影响,结果表明,有限体积法可以实现光学厚介质的非表面辐射流场与燃烧反应的耦合计算;RSCP燃烧器内部温度场呈典型的梯形,辐射热流近似正弦分布;在相同操作条件下,与常规多孔介质预混燃烧相比,RSCP燃烧器有更好的热结构和更高的辐射效率。     

内燃机涡轮增压-燃气动力发电系统燃烧室设计

为发展车载辅机电站技术,考虑到车用涡轮增压器的结构特点,优选设计了一种逆流式单管燃烧室和径向式旋流器. 对燃烧室内部流场进行了数值模拟计算,讨论了旋流器叶片安装角和主燃孔数目对回流区的影响规律,据此对初步设计方案进行了改进. 试验结果表明所设计的燃烧室效率为0.982,出口温度分布系数和不均匀系数分别为0.163和0.094,燃烧性能稳定,可以满足系统的性能要求.      

注蒸汽燃气轮机燃烧室内部流场特性的三维数值模拟

介绍了适于注蒸汽燃气轮机（ＳＴＩＧ）燃烧室流场模拟的大湿度燃烧计算模型,对三维流场计算的数值方法及特殊处理进行了说明,并采用有关文献中的实验数据对燃烧计算程序进行校验,最后对某实验用注蒸汽燃烧室的内部流场进行数值模拟,计算结果表明,文中采用的数学模型及计算程序是可信的,大湿度燃烧室流场的三维模拟可更贴近实际地描述燃烧室内部各物理量,尤其是水蒸汽质量分数的分布情况,壁面射入的蒸汽流使中心回流区及高温     

微燃燃烧室流场结构及燃烧特性的初步优化

为了改进微型燃气轮机结构,优化燃烧室性能,采用UG及Ansys软件对微型燃气轮机燃烧室进行几何建模、网格划分、数学及物理模型建立。通过热态数值模拟,研究了叶片数目为12、18、24、30以及叶片安装角度为40°、45°、50°、55°时的燃烧室内流场及燃烧特性。模拟结果得出:随叶片数目及安装角度的增加,燃烧室内甲烷燃烧效率基本不变,均可达99%以上,总压恢复系数降低,出口温度分布因子降低,圆筒内壁温度升高,但一氧化氮排放无法降低。最终选择叶片数目为24、安装角度为45°作为优化结果。     

循环流化床燃烧控制系统设计

为解决循环流化锅炉燃烧控制问题 ,该文在多变量频域解耦控制理论的基础上提出了以被控参数床体温度来补偿调整煤量的新方法 ,既实现了主汽压控制回路的串级控制 ,又克服了循环流化床因煤的质量流量变化而引起床体温度波动的弊端。将此新方法试用于 35 t/ h循环流化床控制 ,取得了预期的满意结果。     

增压流化床锅炉启动特性研究

分别在实验室规模常压模拟增压流化床燃烧室和15MW PFBC－CC联合循环中试电站60t/h蒸发量的PFBC锅炉上进行了增压流化床锅炉启动特性试验研究。试验了热烟气点燃流化床的煤种适应性;研究了加煤床温、加煤速率、埋管受热面积、静止床高、热烟气温度和烟气流量等参数对启动过程的影响规律,验证了为增压流化床锅炉特制的启动系统中带有气封结构的风室的可靠性,考察了增压流化床在深床运动中实施压火后,能再次热启动的条件及所需的燃油量和煤量的变化。在实验室规模装置上得到的较翔实和完整的结构设计参数和试验结果,已经成功地庆用于中试装置的启动运行。研究结果对大型常压和增压流化床锅炉的启动运动有积极的借鉴和指导意义。     

甲烷在具有隔热通道的微燃烧器中的燃烧特性

为了解微小Swiss-roll燃烧室的工作特点,用平板Swiss-roll燃烧器进行CH4/空气预混气的燃烧实验,获得了不同甲烷流量时燃烧器的熄火极限,分析了燃烧产物成分.结果表明:该燃烧器能够实现CH4/空气的稳定燃烧,并确保火焰位于燃烧器的中心;当存在回热时,未燃气体被加热,燃烧器的可燃极限范围增大,但上下极限并不对称,富燃极限比较小,而富氧极限比较大,预混气体能够在较大的空气流量下稳定燃烧;燃烧器最高的壁面温度在理论当量比附近,且随着空气流量的增大,火焰温度逐渐下降;空气过量时甲烷可实现较完全燃烧,空气不足时过剩的甲烷转化为H2和CO,减小了燃烧放热量,使燃烧器容易熄火.     

大湿度旋流扩散燃烧的变工况特性

采用湍流雷诺应力微分模型和层流小火焰模型，对湿空气透平(HAT)带旋流器的燃烧室内甲烷扩散燃烧过程进行了数值模拟．对比了在加湿[200g／kg(DA)]和不加湿情况下，不同入口条件时[(304kPa，430K)，(507kPa，510K)，(709kPa，565K)，(912kPa，612K)]的燃烧室内部温度、速度以及NO组分分布的情况，分析了不同入口条件及湿度对HAT循环燃烧室扩散燃烧特性的影响．研究表明，随着入口空气压力的提高，回流区减小，回流中心位置前移，燃烧区最高温度增加，NO浓度增大；随着入口湿度增大，回流区减小，回流中心位置前移，燃烧区最高温度明显下降，NO浓度明显下降．结果表明，加湿燃烧可以降低污染物的排放，有利于燃烧室轴线尺寸的缩小．