纤维质燃料水平填充床反向阴燃传播特性研究

基于两步反应动力学机理(包括燃料热解和燃料的氧化),建立了二维非稳态燃料填充床阴燃的数学模型.该模型既考虑了固相和气相之间的热传递,也考虑到了气体在多孔介质内扩散系数的变化.辐射换热采用扩散近似方式予以表达.数值模拟结果表明:阴燃传播速度随着来流速度的增大而增大,但当来流速度超过0.35 cm/s时,阴燃速度增长幅度大大减小;来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时还模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)和固体成分(燃料、焦炭)的变化以及温度分布情况.图8,表2,参12.     

多孔颗粒床阴燃着火实验研究与数值分析

对发生在多孔颗粒床的阴燃着火过程进行了实验研究，针对最常见的加热方式热接触，设计了平板加热的实验模型，实验表明，长时间的缓慢升温后突然出现温度的跃升是阴燃着火的基本特征，采用有限区域临界着火理论进行了数值模拟计算，得出了发生阴燃着火的临界现象的规律，主要包括：（1）燃料床尺寸不变时，如果临界热流密度增加，则临界环境温度降低，临界点燃温度增高；（2）环境温度不变时，如果临界热流密度增加，则燃料床的临界尺寸减小，临界点燃温度增高；（3）热流密度不变时，如果环境温度较高，则点燃的临界尺寸较小，同时临界点燃温度较高，以上结论与实验结果一致。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播，研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同，但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播，孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速，慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

水平填充床中纤维质燃料正向阴燃数值模拟研究

根据多孔燃料三步反应动力学过程,建立了2D非稳态纤维质材料填充床阴燃的数学模型.阴燃的化学动力过程包括燃料热解、燃料放热氧化及焦炭的放热氧化.该模型既考虑了固-气之间的热交换,也考虑到气体在多孔介质内的扩散系数变化.数值模拟了来流速度对阴燃速度及平均最高温度的影响,结果表明:阴燃传播速度与来流速度基本上呈线性关系,来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时也模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)的变化.通过改变3个反应指前频率因子发现:增大A2(燃料氧化频率因子)会加速阴燃,增大A1(燃料热解频率因子)和A3(焦炭氧化频率因子)均会减小燃料阴燃传播速度.     

开敞条件下多孔可燃物阴燃实验研究

与有焰火火灾相比,阴燃及其引起的火灾在实验和理论方面的研究较少,尤其是开敞室内空间全尺寸阴燃实验研究比较缺乏。该文基于ISO9705燃烧室自制的阴燃试验台,开展多孔可燃材料(聚氨酯软泡)阴燃实验,分析聚氨酯软泡在不同的热流强度条件下引燃温度和升温速率的变化规律,得到聚氨酯软泡在开敞条件下阴燃点燃过程中的化学变化过程和临界点燃温度。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

饱和流体多孔介质中的声传播

饱和流体多孔介质中声传播的Biot理论在地震勘探、声波测井资料解释中具有极大的应用价值。本文简要回顾了Biot理论、估计复合介质等效弹性模量的自洽理论、多孔介质界面波理论及支持这些理论的实验,并评价了多孔介质声学理论的研究、应用现状,强调了这种研究对资源的声波勘探的重要性。     

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度,给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例,计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减,场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减。     

微型热光电系统中分层多孔介质燃烧特性

采用多孔介质燃烧技术的微型燃烧器能明显改善燃烧过程,影响多孔介质燃烧的因素主要体现在孔隙率的变化上。通过试验分析了微型燃烧器内多孔介质燃烧的燃烧状态,探讨了分层多孔介质对微型燃烧器外壁面温度的影响,为微型燃烧器内部填充变孔隙率的多孔介质的应用提供了试验支持。     

纤维质颗粒床阴燃特性的数值模拟

以木材为样本研究纤维燃料的阴燃特性,建立了颗粒阴燃的二维两相流数学模型,用单步总反应模拟燃烧,用ＰＩＳＯ算法求解,研究了不同工况下阴燃波的传播规律,讨论了气体流速,点火面积,空隙率和颗粒大小等参数对阴燃传播特性的影响,研究结果对于火灾的预防与控制有一定的参考价值。     

逆向阴燃传播的积分模型

建立了一维逆向受迫条件下的阴燃传播和向有焰火转化的模型．在逆向受迫对流每件下，忽略残碳和氧气的反应，材料阴燃的化学反应采用两步反应模型，使用积分方法求解各个移动区域的质量和能量守恒方程，推导出阴燃传播速度、温度以及氧气浓度分布．结果表明逆向阴燃是氧控制反应，阴燃速度与氧气量供应成正比，氧气在阴燃反应区被完全消耗，阴燃难以转化为有焰火．模型预测的结果与实验数据的比较具有较好的一致性．     

非达西流区微球床多孔介质阻力特性研究

以水为工质,通过实验研究得到了不同流量下非达西流区饱和微球床多孔介质的阻力压降,并将其与不同学者给出的非达西流区内Ergun型方程的计算值进行了比较和分析,结果表明,在实验范围内,一些Ergun型方程能较好地预测饱和多孔介质的阻力压降变化趋势,但在紊流流动区的计算结果与实验值仍有33％左右的偏差,在此基础上,通过无量纲化Ergun型方程,确定了非达西流的流区划分;利用最小二乘法归结出不同流区内的阻力计算公式,其计算值与实验值的偏差在±2.5％以内。     

热解炭阴燃特性的实验研究

为了研究热解炭阴燃特性,在自行设计的炭粉阴燃实验台上对玉米秸秆粉热解残炭阴燃特性中的温度、尾气和燃烧速度进行研究.实验结果表明:随着阴燃前锋下移,各温度测点峰值逐渐下降,峰值持续时间增长;在阴燃发生的前11h内,气体产物中C(CO)∶C(CO2)>1;阴燃初期的阴燃速度最快,随后逐渐减慢.     

逆向阴燃问题一维定态解的数学性质

利用数学分析的方法研究了非绝热逆向阴燃波的一维定常解的数学性质,并对富燃情况下逆向阴燃的定常解进行数值模拟。理论推导与数值模拟的结果表明：温度、固体质量浓度和氧气质量浓度在x趋于正无穷时趋于定常数,且温度在无穷远处的极限为环境温度θ₀,而固体质量浓度和氧气质量浓度在无穷远处的极限的乘积为零。     

微焦点X-CT对颗粒床蒸发的动态成像

为探索微焦点X射线计算机层析成像技术在微小尺度多孔介质传热传质测量研究中的应用,利用FXS-160微焦点X射线扫描仪对粒径范围为0.8~1.6mm的非固结颗粒床的蒸发进行了动态成像研究。图像的空间分辨尺度达到几十个微米,能直观地描述颗粒床内部孔隙结构和流体分布特征。对重建的CT图像进行了定性和定量的分析,获得了颗粒床内部的截面液相分布随颗粒床轴向深度和时间的变化过程。     

具有超薄厚度的多孔介质中非定常的Stokes流的均匀化

主要研究了在三维的多孔介质中具有超薄厚度的多孔介质中非定常的Stokes流的均匀化。经过细致的分析,我们最后论证了当流体区域的厚度充分小时,流体的运动状态满足平面流中的“达西定律”。     

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.