预混火焰微小尺度燃烧传播机制研究

采用实验与数值模拟相结合的方法对预混气体火焰在平板狭缝中传播进行了研究,利用高速数字摄像系统对传播过程进行抓取。结果表明,当狭缝高度一定时,火焰的熄灭常数与临界火焰速度呈现的是近似直线关系。并对化学反应放热、壁面散热等与预混气体火焰传播与淬熄有关因子之间的内在联系进行分析,总结出预混气体火焰在平板狭缝中的传播与熄灭规律。对判断火焰在狭缝中是否淬熄提供参考,对选用阻火器及设计阻火芯提供一定的理论依据。     

表面粗糙度对微尺度火焰淬熄的影响

在对不锈钢片、铝片、单晶硅以及氧化锆板等材料表面上进行化学和物理的处理,形成不同的表面粗燥度.使用这些不同表面粗糙度的平板制作缝隙燃烧室壁面.在缝隙燃烧器的两个平行板之间.使用预混甲烷/空气火焰进行燃烧实验,考察在微小空间里,表面粗糙度对火焰淬熄的影响.结果显示表面粗糙度的增加,火焰淬熄距离变小,有利于微尺度燃烧器的稳...     

Ti-B4 C-蔗糖系团聚粉飞行燃烧研究

通过改进粉体制备工艺,以蔗糖为前驱体,利用前驱体法首次成功制备了Ti-B4C-C三元复合团聚粉.在此基础上,利用SHS反应火焰喷涂技术,在钢基体表面制备了TiC-TiB2复相陶瓷涂层.通过水淬熄实验和SEM、XRD及金相分析等实验方法,对SHS反应火焰喷涂过程中团聚粒子的飞行燃烧及涂层形成过程进行了研究.     

预混火焰在狭缝通道中的熄灭机理研究

为了对预混火焰在平板狭缝中熄灭的内在规律进行探讨,给出了火焰在狭缝中熄灭状态的判断依据.通过模拟甲烷/空气预混火焰在平行板狭缝中淬熄的机理及过程,借助实验和计算在特定的狭缝高度下研究预混火焰的熄灭长度与传播速度间的关系,得出了化学反应放热和壁面散热等与预混火焰传播和熄灭状态间内在关系,这为防止预混可燃气体发生爆炸和燃烧提供依据,为设计和应用阻火器提供理论上的支持.     

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．     

管道内多层金属丝网对预混可燃气体爆炸火焰传播的影响

为了研究抑爆材料对可燃气体爆炸火焰传播的影响,设计加工了横截面积为200 mm×200 mm的方形实验管道,且在其内进行无抑爆材料和安装多层金属丝网条件下预混可燃气体爆炸火焰传播影响的实验,并通过高速摄影仪进行火焰传播的全程拍摄。结果表明,预混可燃气体爆炸火焰在管道内的传播速度和结构都不稳定,出现来回震荡的现象,而多层金属丝网对预混可燃气体爆炸火焰传播具有很大的影响,可以完全淬熄较弱的爆炸火焰。研究结果对煤矿瓦斯爆炸的防治具有重要的理论和实际价值。     

管道内多层金属丝网对预混可燃气体爆炸火焰传播的影响

为了研究抑爆材料对可燃气体爆炸火焰传播的影响,设计加工了横截面积为200 mm×200 mm的方形实验管道,且在其内进行了无抑爆材料和安装多层金属丝网条件下预混可燃气体爆炸火焰传播影响的实验,并通过高速摄影仪进行火焰传播的全程拍摄.结果表明,预混可燃气体爆炸火焰在管道内的传播速度和结构都不稳定,出现来回震荡的现象,而多层金属丝网对预混可燃气体爆炸火焰传播具有很大的影响,可以完全淬熄较弱的爆炸火焰.研究结果对煤矿瓦斯爆炸的防治具有重要的理论和实际价值.     

可燃气体爆炸数值模拟模型简化分析

可燃气体爆炸过程可以采用欧拉方程或N-S方程数值模拟.本文由N-S方程推导了火焰加速及爆燃和爆轰速度计算的简明公式.公式计算结果与实验结果符合较好,能够根据可燃气体爆炸特性快速计算火焰速度及爆燃转爆轰发生的判据.     

障碍物对火焰加速及爆燃转爆轰过程影响研究

为研究设障管内火焰传播特性以及爆轰转捩机理，比较固体障碍物和流体障碍物对火焰加速以及爆燃转爆轰（DDT）过程影响的区别，采用CFD软件对丙烷、氧气和氮气在爆轰管内爆燃转爆轰过程开展了模拟研究。研究结果表明：火焰前锋在固体障碍物的作用下，呈现先加速后减速的趋势；而火焰前锋在流体障碍物的作用下，加速趋势更为稳定。将首个固体障碍物改为流体障碍物能够缩短爆燃转爆轰的时间与距离，爆燃转爆轰距离与时间随着流体障碍物个数的增加呈现先减小后增加的趋势。     

可燃气体爆燃转爆轰问题的研究

文章首先介绍了一种用于可燃气体爆燃转爆轰研究的实验方法,阐述了该方法的优点及前景。依据实验结果得到了DDT火焰的2点特性,建立了一个DDT火焰结构的模型,并且据此解释了DDT火焰加速传播,以致产生超趋爆轰的机理。     

微内燃机点火和燃烧中微尺寸效应的研究

从设计的微小空间燃烧室中，观察微燃烧通道中氢气／空气预混气体的燃烧现象，当空间尺寸从厘米级减小到毫米级时，点火和燃烧的不同特征会导致氢气的着火浓度界限变小，使得燃烧不稳定、不充分，极易造成淬熄．因此，提出了选用淬熄距离小、反应速度快、最小点火能小的气体作燃料，采取催化反应、增压和绝缘等措施促进微小空间内的点火和燃烧．通过分析微小空间对制备微型内燃机内平板电容点火器的限制，表明采用蒸发工艺制备的电极厚度小，因此增加电镀工艺，可使电极厚度达到4μm，明显提高了电容的单次放电能量．     

自蔓延高温合成Al/Mg_2Si复合材料的淬熄试验

采用燃烧波前沿淬熄法研究Al/Mg2Si复合材料在自蔓延高温合成(SHS)过程中的显微组织演变规律.用扫描电子显微镜观察和分析淬熄试样中的显微组织,通过XRD分析合成产物的相组成.研究结果表明,反应直接生成了Mg2Si而没有中间产物,Mg-Si可以在较低的温度下发生固-固反应生成Mg2Si;在淬熄合成过程中Al始终没有参与反应.     

半封闭空间瓦斯爆炸冲击波传播距离研究

为揭示瓦斯在强爆和弱爆情况下冲击波超压变化规律,利用一维爆炸物理模型和爆炸理论,构建了冲击波超压随距离变化的数学模型,并用一端开口的半封闭爆炸试验装置,在保持瓦斯浓度和其他条件不变,仅改变点火能量大小实现了瓦斯爆燃和爆轰,验证理论求解.结果表明:半封闭受限空间内,爆燃情况下火焰传播速度要远小于爆轰条件下火焰传播速度,爆燃火焰传播速度为亚音速,爆轰为超音速;爆轰与爆燃的冲击波超压的理论解都小于实验值,但整个传播变化趋势基本一致;极强冲击波最大超压值与传播距离成反比,极弱冲击波最大超压值与传播距离的平方根成反比;爆燃和爆轰冲击波在燃烧区内的传播变化趋势与理论解基本吻合.研究结果为防治瓦斯爆炸破坏及爆炸事故灾害勘验提供了技术和理论支持.     

基于化学反应的膛口温度场孤立波解

膛口流场是由从膛内高速流出的膨胀不足的非定常射流与膛口空气的相互作用而形成的。在这过程中伴随着涡流和冲击波等现象的发生．其中，燃气与空气中氧作用而发生爆燃．形成中心焰和二次焰．由此可见，膛口火焰区是一个极为复杂的带有键式化学反应的区域，必然是一个同时有热传导，扩散，对流及化学反应起作用的区域．火焰的形成与传播同温度和反应物浓度及其分布有关．该文针对膛口温度场的中心焰及二次焰形成与传播机制，考虑到化学反麻、热传导、扩散等，建立了膛口温度场的一维物理模型．从孤立波的角度解释了膛口火焰的形成机理，理论与实验符合得较好。     

淬熄高度和空气分配比例对RQL燃烧室燃烧特性的影响

基于富油/淬熄/贫油(RQL)技术原理,设计一种燃气轮机低排放燃烧室.在保持燃烧室进口参数不变的前提下,研究不同淬熄结构高度及空气流量分配比例对燃烧室内流场、温度场及污染物生成特性的影响.结果表明：淬熄结构高度和空气分配比例是影响燃烧室燃烧性能的重要参数,随着淬熄结构高度的降低,燃烧室出口氮氧化物NO_x的排放量增加;随着富油区主燃孔与淬熄空气质量流量的空气分配比例降低,燃烧室出口NO_x的排放量先降低后增加,存在一个最佳的空气分配比例使NO_x排放量最低;热力型NO_x的生成量与温度高于1 900 K的区域大小和最高燃气温度存在直接关系.基于此设计的燃烧室在所研究的工况下,最低NO_x排放量可低于35 mg/m³,达到了低污染燃烧室排放标准.     

多孔材料阻隔爆效果评估方法

研究了多孔材料阻隔瓦斯爆炸效果的定量评估方法,分别建立了基于超压、火焰温度的评估数学模型.引入熄爆参数概念,结合衰减爆炸超压和衰减火焰温度评估方法,建立基于熄爆参数的多孔材料阻隔爆效果综合定量评估数学模型,并确定瓦斯爆炸理想阻隔爆效果区域.利用综合评估法中的乘积熄爆参数法对多孔材料瓦斯爆炸阻隔爆效果进行综合定量评估及优选,结果表明,综合定量评估算法模型既能反映抑制压力的效果,又能反映阻隔火焰的效果,可用于阻隔爆效果评估,为多孔材料在实验和工程应用过程中的性能评定提供科学依据.     

水力裂缝层内爆燃压裂油井产能模型电模拟实验评价

根据相似原理，建立了水力裂缝层内爆燃压裂油井流体渗流场分析的电模拟实验装置，并利用该装置测定和分析了不同水力裂缝和爆燃裂缝参数条件下的等压线和电流比，用电流比表征油井增产效果，与水力裂缝层内爆燃压裂油井产能模型的计算结果进行了对比。研究结果表明，水力裂缝和爆燃裂缝的存在，改善了流体在地层中的渗流状况，有利于油井产能的提高；实验模型产能测试结果与计算模型预测结果之间相对偏差为0．21％～7．72％，平均相对偏差为4．06％，证明电模拟实验具有较高精度。     

瓦斯体积分数对火焰传播规律影响的实验研究

为研究长直管道中体积分数对瓦斯爆炸的影响以及瓦斯爆炸火焰的传播特征,进行了有无障碍物条件下不同体积分数的瓦斯爆炸实验,用高速摄影仪拍摄火焰阵面发展的过程. 实验结果表明,火焰在密闭管道中传播经历了多次振荡的过程,这是火焰前方未燃气体在压缩波的作用下形成湍流所致;瓦斯的体积分数对最大火焰速度和火焰最大传播距离有很大的影响;得出了障碍物对火焰的传播有加速作用,接近当量体积分数的瓦斯爆炸火焰传播速度最快,在一定条件下会发生爆燃转爆轰.      

管道内障碍物扰动对煤气爆炸特性影响的数值模拟

结合实验研究,采用迎风型WENO格式和两阶段化学反应模型就管道内障碍物对煤气/空气预混气体爆炸火焰的影响规律进行了数值研究,探讨了自管道右端面反射产生的压缩波与火焰传播的相互作用规律,得出了该反射波是造成火焰速度下降的原因.在此基础上,分析了障碍物对火焰的作用机理以及由此诱发的流场变化规律.结果表明,由于障碍物的加入,爆燃波发生多次反射,使得可燃混合气体得到充分压缩,温度和压力增加,化学反应速率提高,火焰强度得到加强.同时,从障碍物中传播出去的爆燃波经壁面反射后形成三波点,使得该处火焰速度升高,随着三波点的向前传播,由于能量的耗散,火焰速度逐渐下降.这些结论为爆炸场预估、防火防爆和爆轰推进中有效控制可燃气体的燃烧速率和火焰传播速度提供了重要的理论依据.     

泡沫陶瓷对瓦斯爆炸火焰传播的影响

为了有效抑制煤矿瓦斯爆炸的冲击波,设计加工了断面为200 mm×200 mm的方形爆炸实验管道,实验研究无障碍物条件下瓦斯爆炸火焰传播规律和泡沫陶瓷对瓦斯爆炸火焰传播的影响,并采用高速摄影系统对火焰的传播过程进行了拍摄.实验结果表明,管道内瓦斯爆炸火焰的传播速度和结构不稳定;泡沫陶瓷可以抑制火焰的传播,起到淬熄火焰的作用.研究结果对于防治煤矿瓦斯爆炸具有重要的使用价值和理论意义.