多孔介质钝体火焰稳定特性实验研究

提出采用多孔介质材料制作火焰稳定器,利用其通透和弥散性能改善钝体后燃空比,降低钝体引起的压力损失,提高火焰稳定性.通过实心钝体、10和40PPI(pores per inch)多孔介质钝体火焰稳定特性和冷态尾迹测量对比实验发现:多孔介质火焰稳定器可获得更宽的火焰稳定范围;相同燃料和空气伴流条件下,多孔介质钝体后火焰刚性更强,燃烧更充分;实心钝体回流区较靠近钝体,回流区强度较强;多孔介质钝体回流区向下游发展,回流区强度较弱,但空气燃料混合更好.因此多孔介质稳定器关键是要确定合适的孔径,使火焰更稳定燃烧.     

丁坝挑角及长度对回流区流动特性影响的数值模拟

为探究丁坝挑角及长度对坝后回流区流动特性的影响,利用计算流体力学(CFD)方法,模拟宽浅河道中丁坝挑角上挑60°、正挑、下挑120°,及丁坝投影长度为0.12,0.2,0.3 m条件下回流区流场和湍动能及湍流黏度的分布。结果表明:丁坝回流区最大相对长度L/B及最大相对宽度W/B与丁坝相对投影长度b1/B成正相关;湍动能沿着流动分离区域向两侧及下游扩散衰减,其最大值出现在坝后流动分离处;丁坝的投影长度和挑角直接影响湍动能和湍流黏度的大小和分布;随着水深增加,湍动能和湍流黏度分布规律不变,其值随着水深的增加而小幅减小。     

开缝钝体火焰稳定器的冷态流场分析

利用RNGk-ε湍流模型对开缝钝体火焰稳定器的流场进行了数值模拟,模拟结果与阻力实验值相符,对尾迹结构的分析结果表明：如果选择合适的缝宽比(δ／D=18％),开缝钝体可同时具有阻力低、火焰稳定性好的特点;而在缝宽比δ／D=10％和δ／D=25％两种情况下,由于主、次回流区和中缝流之间的干扰加剧,易形成尾迹振荡,增加总压损失。     

开缝V形火焰稳定器的冷态实验研究

提出了一种新型加力燃烧室稳定器——中心开缝的V形钝体．在开式风洞中,对两种不同形状的新型V形稳定器在不同缝宽下的阻力特性和尾迹结构进行了实验研究．对比分析表明：流线型稳定器的阻力特性优于非流线型稳定器,但反流区大小却小于后者．     

小尺度新月形沙丘背风侧流场特性的大涡模拟分析

为了准确获得新月形沙丘背风侧湍流流场流动特性,采用基于Smagorinsky的亚格子尺度涡黏模型的大涡模拟(LES)方法,对简化了的实验缩比小尺度沙丘模型绕流气相流场进行了数值研究,模拟了相同来流风速、不同沙丘迎风坡度和高度下背风侧风场的湍流流动模式,获得了背风侧区域地表面摩擦系数分布,比较了回流区长度和湍流强度分布.模拟结果表明:LES方法能较好地揭示背风侧湍流流场特性;流场重附距离随沙丘迎风坡度和高度的增加而增大;背风侧回流区内湍流强度总体上比回流区外大,回流区内沙丘坡脚位置及重附点位置处湍流强度最大值出现在贴近地表附近,随沙丘高度的增加而增大;回流区中部湍流强度最大值出现在回流区顶部,随沙丘高度的增加先增大后基本不变.     

钝体尾迹流流动与燃烧特性研究

将正三角形钝体后尾迹流近似地分为回流区、射流主流区、尾流恢复区、充分发展区；用半理论半经验的分析方法对尾迹流动力方程进行了求解；讨论了尾迹流中高温烟气回流、煤粉浓度局部富集及低速高湍流度等流动特性对煤粉提前着火及火焰稳定等燃烧特性的影响。     

串列双方柱的风压特性及其流场机理

为了研究干扰条件下方柱的风压特性及其流场机理,以串列双方柱为研究对象,采用大涡模拟方法,在雷诺数Re=8×104、间距比P/B=1.1～5的条件下,研究了两个方柱的风压系数、气动力系数、风压非高斯特性、风压相关性随间距比的变化规律,重点探讨了双方柱流场特性及其与风压非高斯特性的内在联系.研究结果表明:随着间距比的增大,串列双方柱依次表现为3种流态,即单一钝体、剪切层再附和双涡脱流态,风压特性与流态密切相关.风压的非高斯特性和风压相关性随流态变化呈现为3种类型:在单一钝体流态下,柱间回流区附近的表面风压呈现明显的非高斯特性且风压相关性较强;在剪切层再附流态下,方柱尾流的涡脱强度低,风压相关性弱,但风压非高斯区域大;在双涡脱流态下,受上游方柱尾流旋涡的作用,方柱侧风面的风压相关性较强,下游方柱的侧风面和背风面出现大范围的风压非高斯区域.     

类后视镜钝体尾迹分析

后视镜是汽车前侧窗区域重要的气动噪声源,认识后视镜尾迹特征对研究后视镜气动噪声的产生机理有重要意义.搭建类后视镜钝体尾迹风洞试验平台,通过表面油流、热线风速仪和粒子成像测速仪(Particle Image Velocimetry,PIV)测量了类后视镜钝体的时均和瞬时尾迹.通过本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)识别后视镜尾迹中的大尺度相干结构.试验结果表明:受有限长度特征影响,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹特征类似,尾迹中存在交替涡脱落,尾迹涡脱落特征频率小于0.2.受端部下洗气流的影响,尾迹涡脱落特征频率在流向和展向分布不均.POD分析结果验证了交替涡脱落的存在,交替的涡脱落导致了尾迹回流区的流向和展向振荡现象.因此,后视镜尾迹与有限长柱体的尾迹类似,尾迹涡脱落主要受有限长特征的影响.     

非浸没式刚性植被群分布对弯道水流的影响

为分析不同刚性非浸没式植被群分布对弯道水动力特性的影响,采用180°U形折叠往返式水槽模拟天然弯道河流,运用声学多普勒流速仪(ADV)进行测量,通过测量数据计算弯道水流水位、纵向流速分布、湍流动能(TKE)、环流强度以及弥散系数等.结果表明:植被存在情况下水位增高,在植被的"阻滞"作用下,植被区的流速远小于非植被区的流速,但在植被区域和非植被区域之间产生大的流速梯度;植被和弯道都会加剧水流紊动效应,植被区和非植被区交界处的湍流动能最大,且沿弯道出现湍流动能的重分布现象;由于植被对于弯道环流有阻碍作用,使得弯道环流在非植被区很强,而在植被区很弱;植被对横向弥散系数影响较小,非均匀植被对纵向弥散系数影响较大.     

V形钝体流场的数值计算

钝体后的回流区是流体绕流钝体所形成的旋涡区域,该区域的存在对于欲用钝体稳定火焰进行燃烧起着很大的作用,本文利用二维k-ε紊流模型对某V形钝体周围的流场进行了冷态数值模拟,探讨了该区域的性质,同时将计算结果与实验数据进行了对比,其结果相符合.     

钝体后回流流场传热特性的实验研究

在测量钝体后回流流场的速度、脉动速度相关量和温度的基础上，求出回流流场的热通量分布。结果表明了热通量分布与脉动相关量间的密切相关性，以及回流区及其边界区域相对强烈的热交换强度，这些结果有助于理解钝体后回流区在燃料燃烧火焰稳定中的显著作用。     

WR浓淡分离燃烧器波纹扩流锥的选型

利用３Ｄ－ＰＤＡ测量了ＣＥ－ＷＲ浓淡分离燃烧器波纹形扩流锥后的回流区长度、湍流结构、粒子浓度分布等参数，在控制扩流锥底边宽度（即锥角）、扩流锥斜面波形及波间距、扩流锥在一次风喷口位置三因素条件下用方差分析方法得出了较佳的扩流锥结构及位置形式。     

煤粉气流中钝体稳焰机理的近似分析

基于煤粉气流中钝体后回流区的流场特性,假定回流区为一温度均匀的搅拌系统,在其中只有煤粉挥发分的析出并燃烧,而燃烧过程受挥发分析出规律的控制,从而导出了煤粉气流火焰稳定的定量分析模型.以回流区温度不变作为火焰稳定条件可进而得到使煤粉气流火焰稳定的最小回流区长度的表达式.     

湿空气非预混火焰回流区速度特性的实验

为了寻找特性速度对火焰结构的规律性影响,使用粒子图像速度仪(PIV)测量圆盘形钝体后甲烷/湿空气非预混火焰的回流区速度场,得到火焰的平均速度场分布.结果表明,在中心燃料未穿透回流区时,中心轴线上存在2个滞止点;与普通的燃烧火焰相比,湿空气燃烧2个滞止点之间的距离变短,最小无量纲速度偏大,其位置曲线具有3个明显的变化阶段,分别代表不同的燃烧状态;在不同的空气速度下,中心轴线上的最小速度及其所处位置都具有大致相同的函数关系,表明燃空速度比是控制燃烧火焰结构的一个重要参数.     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

钝体及开缝钝体燃烧器火焰稳定性对比分析

基于回流区中煤粉挥发分释热点燃主气流实现火焰稳定的集总分析模型，导出使煤粉气流火焰稳定的最小口流区长度、最大允许的主气流流速及极限最大可用挥发分释热量的表达式，并以此为准则对钝体及开缝钝体燃烧器的火焰稳定性能进行了对比分析．研究表明，在相同条件下开缝钝体燃烧器有优于钝体的火焰稳定性能．同时在通道流场燃烧器上对几种煤粉进行了两种燃烧器的燃烧性能实验，其结果与理论分析一致．     

钝体稳定煤粉火焰的一维数学模型研究

本文在大量实验研究的基础上提出了钝体稳定煤粉火焰的一维数学模型.数值计算表明,由该模型计算出的温度分布与相应实验中测得的温度分布符合较好.1 实验分别进行了正三角形钝体燃烧器、流线体燃烧器和直流式燃烧器的燃烧实验.其喷口截面积均为16×32cm,结构如图1所示.燃烧器安装在燃烧实验炉头部,与之一起构成突扩通道燃烧室.实验主要设备是小型卧式热态试验台,燃烧室横截面积为0.35×0.5m~2.沿燃烧室轴线方向布置有11个测量孔.实验台配有专门的点火油系统.     

强化高温烟气回流的研究与实践

本文从钝体回流区热质交换机理出发,提出了回流区边界用小流量、高速度的附加射流来强化回流区的热质交换以达到进一步强化劣质煤、无烟煤和其它难燃煤种的燃烧过程的根据。试验结果表明,附加射流能使回流区温度提高,对火焰有明显稳定作用。文章介绍了这一设想在大型电站锅炉上进行实验的数据。