火焰动力学及其对热声稳定性的影响

火焰动力学特性对燃烧系统热声振荡的准确预测和控制具有重要的意义。该文介绍了作者团队近年来针对不同应用背景下的火焰动力学特性在理论建模和实验验证方面的研究,包括理想非预混射流火焰、钝体预混火焰、值班火焰等组织方式以及多维扰动下的火焰动力学特性。其中：通过Green函数法建立了非预混火焰的分布式火焰传递函数;通过火焰面方程和离散涡模型研究了涡和火焰面的相互作用机理;通过双火焰面模型研究了值班火焰和主火焰之间的相互作用机理;通过非对称火焰模型,研究了火焰对不同方向扰动的响应特征。结果表明,将火焰动力学模型与声学网络模型结合分析,可以得到火焰动力学对燃烧室热声稳定性的影响机制。     

金属热变形时摩擦边界条件的确定

通过圆环压缩的有限元模拟和实验的方法分析了金属在高温下变形时的摩擦边界条件,分析了摩擦因数的大小对环形件压缩时变形和应力的影响．通过模拟计算和实验确定了摩擦的变化规律和金属热变形时摩擦因数的取值范围．     

一类具有非齐次Neumann边界条件的半线性热方程解的爆破现象

作者研究了一类具有非齐次Neumann边界条件的半线性热方程解的爆破现象.通过构造一阶微分不等式,作者得到了爆破时间的上界.另外,作者还得到了方程解爆破的充分条件.     

障碍物形状对瓦斯爆炸火焰传播过程的影响

为研究障碍物形状对瓦斯爆炸火爆传播过程的影响,利用水平长直爆炸实验管道,研究了圆形、半圆形、十字圆、四孔圆、挡板和网状共6种形状障碍物对火焰传播速度和瓦斯爆炸超压的影响. 结果表明,瓦斯体积分数为8%时,在半圆形障碍物下火焰传播速度最快,火焰加速诱导的较强激波对未燃气体的作用起到了关键作用,其它形状障碍物条件下火焰传播速度较低;瓦斯体积分数为10%时,火焰整体传播速度较低,四孔圆和挡板形状的障碍物下火焰传播速度最小;激波越过障碍物后受到火焰的影响较小,在不同工况下爆炸超压呈现出相似的分布规律.      

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明,在管外壁均匀加热（或冷却）的情况下,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Ｐｅｃｌｅｔ数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条     

金属线材火焰热喷法制备金属粉末的研究

提出用火焰热喷雾化法将Al、Zn和1Cr18Ni9Ti等线材制成金属粉末。采用光透射法测试粉末的粒度及其分布，用SEM观察粉末颗粒的形貌，分析了粉末粒径、含氧量与喷雾工艺参数的关系。实验结果表明，用热喷法制备金属粉末是可行的，制备的粉末较大颗粒直径约100μm，平均粒径约45μm，含氧量较低。线材送丝速度及其材质对金属粉末的粒度有很大的影响。     

一种火焰模拟的新方法

详细介绍了Lattice-Boltzmann方法的物理和数学理论基础,推导了用Lattice-boltzmann方法模拟火焰现象所使用的模型和实际计算步骤;针对特定类型的物体对象,提出了比较简洁的、适合计算机进行处理的新的边界问题的解决方法,避免了频繁的纹理映射的使用和复杂的微分方程的求解过程,使计算方法大为简化;并结合传统的粒子系统方法和实际情况,在计算机上实现了对火焰燃烧的模拟,基本达到了计算机图形学中的实时性要求.最后,给出了实际的火焰模拟效果图和不同方法的性能比较.     

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算 ,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明 ,即使在管外壁均匀加热 (或冷却 )的情况下 ,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Peclet数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对加热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条件以提高对流换热实验结果的精度和可靠性 ,在保证管外壁加热 (或冷却 )均匀性的前提下 ,一定要尽可能采用足够长的薄壁管做对流换热实验的加热段。此外 ,试件的材料与拟采用的加热方式有关。恒壁温加热时要选用导热系数大的材料 ,而恒热流加热时 (如外绕加热丝加热或管壁直接通电加热 )则应选用导热系数较小的材料     

一类具非线边界条件的半线性热方程解的爆破的问题

对一类具非线性边界条件的半线性热方程解的爆破问题进行了讨论，利用比较原理，通过构造上（下）解，得到了这方面的结果。     

丙烷喷射火焰中电极形状对间隙击穿特性的影响

高压输电导线作为输电系统的核心部分,一旦发生火灾将可能造成严重的后果。目前针对电极形状对输电线路间隙击穿的定性定量研究较少。该文利用30 kV·A/50 kV高压工频放电系统、丙烷喷射模拟火源以及棒/板2种不同形状电极,从击穿电压、击穿极性特征、击穿电弧特征3个方面研究了火焰条件下电极形状对间隙击穿特性的影响。研究发现,火焰条件下间隙距离小于8.0 cm时击穿波形具有“两期两点”特征,即击穿前“放电诱导期”、临界击穿时“间隙击穿点”、击穿产生电弧后“电弧导通期”、电弧阶段性消失时“击穿消失点”。通过设置不同间隙距离,测量不同电极组合的平均击穿电压和平均击穿场强,发现随间隙距离增大,棒-棒和棒(阴)-板(阳)电极击穿电压值增加速率分别为最低和最高。相较于空气间隙击穿,火焰条件下由于存在火焰流场和热浮力,间隙击穿具有更明显的极性特征,不同电极形状会影响正负周期形成导电通道的概率。击穿方向为正周期时,棒(阴)-板(阳)电极组合击穿概率最大,击穿方向为负周期时,棒(阳)-板(阴)电极组合击穿概率最大。研究结果表明：击穿电弧演变过程可分为导通阶段、燃烧阶段和熄灭阶段,火焰条件下电弧体积明显增大,...     

气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响

为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。     

边界条件对滑移区气体微槽流动和传热的影响

针对不同的边界条件,分析了微矩形槽道内不可压缩性气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和换热过程。在分析模型中,假定矩形槽道底面定热流加热,其余3个面绝热。分别在一阶、二阶滑移及速度滑移和温度跳跃相互耦合的边界条件下给出了截面上速度和温度分布的数值解,讨论了阻力和换热特性,并与Arkilic等的实验结果进行了比较。结果表明：在相同的条件下,耦合的阻力系数最小,二阶边界次之,一阶边界最大;速度滑移和温度跳跃对换热系数具有相反的影响趋势;耦合模型更接近实验结果,其次为二阶滑移模型,一阶滑移模型的偏差最大;在不考虑可压缩性因素时,滑移边界条件的阶数对阻力系数的影响较大,对换热系统的影响不是十分明显。     

竖直矩形窄通道空气自然对流换热特性的实验研究

实验研究了竖直矩形窄通道内空气自然对流换热特性.实验段间隙为1.0、1.8和2.5 mm,实验段宽为60 mm,高为800 mm,高与间隙之比为320～800,宽与间隙之比为24～60.实验在环境温度和压力下进行,在实验段宽边两侧对称均匀布置电加热棒间接加热,平均壁面热流密度为100～1 500 W/m2.实验结果表明:由于实验段进出口端部效应的影响,壁面最高温度出现在流道出口上游,而不是出口处;壁面热流密度呈现端部偏高、中部趋于平坦的趋势.换热特性分析表明,本实验结果要比文献中公式预测的结果偏高,并且在0.141～16.8的Rayleigh数范围内,3个实验段的换热可以很好地用关系式Nu=0.263Ra0.308拟合.     

热边界层相似性解条件及其相似性解方程

边界层是相似的,其含义就是对不同断面的速度或焓分布,都可以通过调整坐标的尺度因子,使它们重合在一起。一般说来,寻求相似性变量以及把相应的边界层偏微分方程转化为常微分方程的方法均不是唯一的。本文拟对层流流动边界层和热边界层叙述一种通用性较好又比较简洁的方法。     

边界条件对纤维素胆甾相聚集态结构的影响

乙基氰乙基纤维素／二氯乙酸溶液形成的胆甾相的聚集态结构随着浓度的变化会呈现出多种织构形态。不同的边界(基片面)取向条件，会对其胆甾相溶液的织构会产生影响。总体上，基片面垂直取向有利于螺旋轴平行于基片面(液晶分子层垂直基片面)的焦锥排列基片面平行取向则会抑制螺旋轴平行基片面的焦锥排列，而趋向于螺旋轴垂直基片面的平面排列。界面表面张力和随溶液浓度而增大的胆甾相扭转力能抑制边界取向作用对胆甾相聚集态结构的影响。     

矩形窄缝通道泡状流向弹状流流型转化研究

在高温空气加热矩形窄缝通道（高1min、宽20mm和高2min、宽20mm）实验的基础上，对其水一水蒸气汽液两相流中的泡状流向弹状流转化进行了理论研究．在漂移流模型的基础上得出了泡状流向弹状流转化的流型转化准则，并与实验数据进行了初步比较，二者符合较好．研究发现：在此实验条件下，泡状流向弹状流转化时的空泡份额值要大于以前研究文献中给出的值；转化时空泡份额的值会随着热流密度的增大而减小．研究的结果对于反应堆换热元件的设计和运行以及安全分析均具有重要的意义．     

狭缝流动沸腾强化传热机理的探讨

假定总热流密度来自对流和汽泡潜热两种成份的叠加,从理论上分析了狭缝通道中流动沸腾传热的机理,揭示了沸腾换热系数与通道尺寸之间的关系,从而证明了狭缝通道能强化传热,并以间隙为1mm和1．5mm的环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据进行了检验。     

基于向量量化网络的火电厂炉膛火焰检测

通过对火力发电厂锅炉炉膛火焰检测装置及炉膛燃烧器的分布位置进行分析,结合神经网络的LVQ结构及MATLAB编程,介绍一种火焰检测的新方法.该方法首先通过火焰检测装置把采集到火焰有无的光信号转换成电信号,然后再经过滤波放大等环节把电信号转换成数字信号,送入微机用MATLAB编写的LVQ程序进行检测,根据仿真的数据及曲线可以看出此种方法能够及时准确地为运行人员提供报警信息,达到预先设定的目标.     

氩气放电中不同形状边界下的六边形斑图研究

采用双水电极实验装置,在1.01×105Pa氩气介质阻挡放电中,研究了不同边界形状条件下得到的六边形斑图.实验发现,六边形斑图的形成及演化不随边界形状的改变而改变,各种边界形状下得到的六边形斑图放电特性相似.还讨论了壁电荷在其形成过程中起到的作用.