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壁面厚度和材料对平板型微燃烧器中火焰稳定性的影响 预览
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作者 刘磊 赵亮 范爱武 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第8期2224-2233,共10页
微燃烧器中的火焰由于外壁面的散热损失较大而容易失去稳定性,通过上游壁面的热循环则能使火焰稳定性得到增强。这两方面都依赖于燃烧器的壁面传热过程,它和壁面厚度及导热系数密切相关。本文选择两个壁面厚度(δ=0.2 和0.4 mm)和两种... 微燃烧器中的火焰由于外壁面的散热损失较大而容易失去稳定性,通过上游壁面的热循环则能使火焰稳定性得到增强。这两方面都依赖于燃烧器的壁面传热过程,它和壁面厚度及导热系数密切相关。本文选择两个壁面厚度(δ=0.2 和0.4 mm)和两种壁面材料(石英和碳化硅),通过数值模拟研究了这两个参数对平板型微燃烧器中氢气/空气火焰稳定性的影响。结果显示:当壁厚δ=0.2 mm 时,两种材料的微燃烧器内火焰都发生了倾斜现象,但是碳化硅燃烧器出现得更晚。当壁厚为δ=0.4 mm 时,石英燃烧器在更大速度时(相对于δ=0.2 mm)仍然发生了火焰倾斜现象,但是碳化硅燃烧器中不再出现。分析表明:壁厚增大能够强化热循环,同时减少散热损失;此外,相对于石英燃烧器来说,碳化硅燃烧器的热循环比例更大,散失损失比例更小。总之,当微燃烧器的壁厚和导热系数较大时,它能获得更大的稳燃极限。 展开更多
关键词 微燃烧器 火焰稳定性 火焰倾斜 吹熄极限 热循环 热损失
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钝体阶梯扩管型微燃烧器内氢气-空气燃烧特性及协同性分析 预览 被引量:1
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作者 左青松 朱鑫宁 +2 位作者 张建平 王志奇 张彬 《中南大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2017年第11期2927-2935,共9页
为提高微燃烧器燃烧稳定性和燃烧效率,基于钝体直管和钝体阶梯扩管燃烧器进行微尺度燃烧数值模拟分析研究。研究结果表明:在钝体微燃烧器中加入阶梯扩管结构有助于促进火焰传播和扩大火焰稳定燃烧极限,而且两者的吹熄极限均随当量比(... 为提高微燃烧器燃烧稳定性和燃烧效率,基于钝体直管和钝体阶梯扩管燃烧器进行微尺度燃烧数值模拟分析研究。研究结果表明:在钝体微燃烧器中加入阶梯扩管结构有助于促进火焰传播和扩大火焰稳定燃烧极限,而且两者的吹熄极限均随当量比(即完全燃烧所需的理论空气质量与实际供给的空气质量之比)的增大而增大;燃烧器的燃烧效率均随当量比和入口混合气速度的增大而降低,而且钝体直管型燃烧器的燃烧效率要比扩管型燃烧器低;散热损失比均随当量比增大呈先增大后降低,随入口速度增大而降低;钝体直管燃烧器协同数高于钝体阶梯扩管,两者的协同数都随入口的混合气速度增大先增大后降低再增大。 展开更多
关键词 微燃烧器 钝体 阶梯扩管 吹熄极限 热扩散率 协同数
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微喷管甲烷非预混射流火焰燃烧特性实验研究 被引量:3
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作者 李星 张京 +3 位作者 杨浩林 蒋利桥 汪小憨 赵黛青 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期907-911,共5页
为发展微尺度燃烧器并拓展微尺度燃烧理论,对具有外部伴流空气的甲烷非预混微喷管射流火焰燃烧特性进行了实验研究。微喷管采用内径为710μm、425μm及280μm的不锈钢管,通过实验得到了微喷管非预混射流火焰的火焰形态、高度、最小熄灭... 为发展微尺度燃烧器并拓展微尺度燃烧理论,对具有外部伴流空气的甲烷非预混微喷管射流火焰燃烧特性进行了实验研究。微喷管采用内径为710μm、425μm及280μm的不锈钢管,通过实验得到了微喷管非预混射流火焰的火焰形态、高度、最小熄灭流速及吹熄极限,并与常规尺度(管内径2 mm)非预混射流火焰进行了对比。研究表明微喷管射流火焰只有层流火焰一种形态;微喷管射流火焰高度主要取决于燃料流速而不受外部伴流速度影响;微喷管射流火焰的吹熄极限随伴流速度先增加后减小,而微射流火焰的最小熄灭流速受伴流空气速度影响较小,随管径减小微喷管射流火焰的可燃范围急剧减小。 展开更多
关键词 微喷管非预混射流火焰 火焰高度 熄灭极限 吹熄极限 可燃范围
开缝钝体对微型燃烧器燃烧性能改善的研究 预览
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作者 孙全意 郭雪岩 《能源工程》 2016年第5期8-13,共6页
为了提高微型燃烧器内的燃烧稳定性,将开缝钝体稳燃技术应用于微型燃烧器中,采用详细化学反应机理模拟了不同速度下微型开缝钝体燃烧器与微型常规钝体燃烧器的燃烧情况。结果表明:开缝钝体燃烧器火焰宽度一致性较好,火焰中心温度沿轴... 为了提高微型燃烧器内的燃烧稳定性,将开缝钝体稳燃技术应用于微型燃烧器中,采用详细化学反应机理模拟了不同速度下微型开缝钝体燃烧器与微型常规钝体燃烧器的燃烧情况。结果表明:开缝钝体燃烧器火焰宽度一致性较好,火焰中心温度沿轴向分布更加均匀;开缝钝体燃烧器燃烧效率高于常规钝体燃烧器;当缝隙直径为0.1 mm时,微型开缝钝体燃烧器吹熄极限达到最高,高于微型常规钝体燃烧器。开缝钝体能有效改善微型燃烧器的燃烧状况。 展开更多
关键词 微型燃烧器 开缝钝体 数值模拟 火焰稳定性 吹熄极限
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催化微燃烧室内氢气和氧气预混合燃烧特性 预览 被引量:5
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作者 潘剑锋 刘启胜 +1 位作者 卢青波 潘振华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期357-363,共7页
针对带催化的微燃烧室内部氢氧预混合燃烧过程,利用CFD计算软件建立模型进行数值模拟,在实验验证的基础上改变入口参数,分析了表面反应与气相反应的相互作用以及催化反应对火焰吹熄极限的影响。结果表明,表面反应对气相反应中间产物的... 针对带催化的微燃烧室内部氢氧预混合燃烧过程,利用CFD计算软件建立模型进行数值模拟,在实验验证的基础上改变入口参数,分析了表面反应与气相反应的相互作用以及催化反应对火焰吹熄极限的影响。结果表明,表面反应对气相反应中间产物的消耗会使气相反应强度减弱;在催化剂表面附近的反应以表面反应为主,在远离催化剂表面的反应以气相反应为主。催化剂的添加能够极大地拓宽火焰吹熄极限,在当量比为1.0时,催化燃烧室和无催化燃烧室的吹熄极限分别为46、22 m/s。在当量比为1.0时,表面反应强度最高,此时燃烧室出口截面温度最高。 展开更多
关键词 微尺度燃烧 数值模拟 吹熄极限 表面反应 气相反应
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微型开缝钝体燃烧器燃烧特性数值分析
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作者 孙全意 郭雪岩 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2016年第3期606-613,共8页
本文将开缝钝体稳燃技术应用于微型燃烧器中,采用详细化学反应机理模拟了不同速度下微型开缝钝体燃烧器与微型常规钝体燃烧器的燃烧情况.结果表明:开缝钝体燃烧器火焰宽度一致性较好,火焰中心温度沿轴向分布更加均匀,尤其在速度较大时... 本文将开缝钝体稳燃技术应用于微型燃烧器中,采用详细化学反应机理模拟了不同速度下微型开缝钝体燃烧器与微型常规钝体燃烧器的燃烧情况.结果表明:开缝钝体燃烧器火焰宽度一致性较好,火焰中心温度沿轴向分布更加均匀,尤其在速度较大时,开缝钝体燃烧器优势更加明显;开缝钝体燃烧器燃烧效率高于常规钝体燃烧器,速度大于25m/s时,开缝钝体燃烧器效率高出常规钝体燃烧器5%左右;由于开缝钝体中钝体缝隙过大,濒临吹熄极限时,钝体后值班火焰被吹熄,开缝钝体燃烧器吹熄极限略有降低. 展开更多
关键词 微型燃烧器 开缝钝体 火焰稳定性 燃烧效率 吹熄极限
阻塞比对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响 被引量:1
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作者 万建龙 刘毅 +1 位作者 范爱武 皮博明 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期78-81,共4页
开发了一种微型钝体燃烧器,实验和模拟均表明钝体能使吹熄极限扩大5倍以上.采用氢气/空气的详细反应机理,通过数值模拟研究了钝体的尺寸大小,即阻塞比(ζ)对火焰吹熄极限的影响.结果表明:当ζ分别为0.3,0.4和0.5时,吹熄极限分别为20... 开发了一种微型钝体燃烧器,实验和模拟均表明钝体能使吹熄极限扩大5倍以上.采用氢气/空气的详细反应机理,通过数值模拟研究了钝体的尺寸大小,即阻塞比(ζ)对火焰吹熄极限的影响.结果表明:当ζ分别为0.3,0.4和0.5时,吹熄极限分别为20,32和36m/s,即吹熄极限随着阻塞比的增大而增大;当ζ=0.3时,钝体后的回流区太小导致火焰在较小的进气速度下即被整体吹出燃烧室,而对于ζ=0.4和0.5的情况,火焰由于在高速下受到剪切层的强烈拉伸作用而导致熄灭,实验观察也证实了这一现象;由于反应区集中于燃烧室中央,高温气体对壁面的作用减弱,使得不同阻塞比的钝体燃烧器之间的散热损失差别不大. 展开更多
关键词 微形燃烧器 吹熄极限 阻塞比 回流区 火焰拉伸 散热损失
固体材料对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响 预览 被引量:14
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作者 万建龙 范爱武 +2 位作者 刘毅 皮博明 姚洪 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期1012-1017,共6页
通过数值模拟研究了固体材料(石英、不锈钢和SiC)对微型钝体燃烧器内氢气/空气预混火焰的吹熄极限的影响。结果表明:计量比为0.5时,3个燃烧器对应的吹熄极限分别为36、25和21 m·s^-1。理论分析揭示了微型钝体燃烧器中火焰稳定... 通过数值模拟研究了固体材料(石英、不锈钢和SiC)对微型钝体燃烧器内氢气/空气预混火焰的吹熄极限的影响。结果表明:计量比为0.5时,3个燃烧器对应的吹熄极限分别为36、25和21 m·s^-1。理论分析揭示了微型钝体燃烧器中火焰稳定性与流动和传热之间的相互作用非常密切。当热导率较小时,通过壁面向上游传导的热量较少,壁面对未燃预混气的预热效果较差,燃烧后的气体膨胀相对较弱,从而钝体后的低速区面积较大,稳燃效果较好。对于不锈钢和SiC燃烧器,由于SiC的发射率更大,通过壁面的散热损失较大,从而使得其吹熄极限较小。为获得良好稳燃性能的微型钝体燃烧器选择合适的材料提供了指导。 展开更多
关键词 微尺度 吹熄极限 固体材料 流场 传热 数值模拟
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超声速气流中稳焰凹腔吹熄极限分析与建模 被引量:1
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作者 王振国 杨揖心 +3 位作者 梁剑寒 孙明波 汪洪波 张泰昌 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2014年第9期961-972,共12页
吹熄极限的研究对于超燃冲压发动机燃烧室中稳焰凹腔和燃料喷注方案的设计具有重要学术意义和工程应用价值.针对凹腔上游喷注燃料的火焰稳定过程进行了研究,从理论上分析了超声速气流中凹腔稳定燃烧的贫燃与富燃吹熄机制,基于剪切层... 吹熄极限的研究对于超燃冲压发动机燃烧室中稳焰凹腔和燃料喷注方案的设计具有重要学术意义和工程应用价值.针对凹腔上游喷注燃料的火焰稳定过程进行了研究,从理论上分析了超声速气流中凹腔稳定燃烧的贫燃与富燃吹熄机制,基于剪切层稳燃模式,进一步考虑流场的三维结构,并结合横向射流穿透与混合模型,在有效当量比的计算、凹腔的卷吸过程以及燃料射流与凹腔剪切层/回流区的质量交换等方面改进了已有模型,重新定义了与吹熄过程密切相关的Damokhler数和有效当量比,并以两者关系为准则建立了描述富燃和贫燃吹熄极限的数学模型,进而通过实验数据验证了模型的有效性. 展开更多
关键词 吹熄极限 凹腔 超声速气流 剪切层 横向射流
微型钝体燃烧器中氢气燃烧的实验与模拟 被引量:2
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作者 万建龙 张婧宜 +2 位作者 刘浩 范爱武 姚洪 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2198-2201,共4页
对氢气/空气在微型钝体燃烧器内的预混燃烧特性进行了实验研究和数值模拟,主要探讨了当量比和进气速度对吹熄极限、燃烧效率和排烟温度的影响,结果表明:1)微型钝体燃烧器的吹熄极限比无钝体时增大了3~5倍。2)吹熄极限随着当量比... 对氢气/空气在微型钝体燃烧器内的预混燃烧特性进行了实验研究和数值模拟,主要探讨了当量比和进气速度对吹熄极限、燃烧效率和排烟温度的影响,结果表明:1)微型钝体燃烧器的吹熄极限比无钝体时增大了3~5倍。2)吹熄极限随着当量比的增大而明显增大。3)随着当量比的增大,火焰锋面向上游移动,壁面平均温度升高,排烟温度也随之升高。4)随着进气速度的增大,火焰被吹向下游并被拉长,壁温分布均匀性变差,燃烧效率和排烟温度均呈现出先增大后减小的规律。 展开更多
关键词 微尺度燃烧 钝体 吹熄极限 排烟温度 燃烧效率
甲烷-空气预混火焰稳定特性的实验研究 预览
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作者 张伟 龙江涛 刘洋 《内燃机》 2013年第2期49-51,共3页
基于本生灯实验,测试分析了甲烷-空气预混火焰的稳定燃烧特性。试验研究了预混气体火焰闪回和吹熄极限随燃空当量比的变化关系。研究发现,甲烷-空气混合气体的闪回极限的最大值出现在接近化学当量比处。并且呈现出类似抛物线的变化... 基于本生灯实验,测试分析了甲烷-空气预混火焰的稳定燃烧特性。试验研究了预混气体火焰闪回和吹熄极限随燃空当量比的变化关系。研究发现,甲烷-空气混合气体的闪回极限的最大值出现在接近化学当量比处。并且呈现出类似抛物线的变化规律;而火焰的吹熄极限随着当量比的增加而逐渐增大。试验通过采用13mm和11mm两种不同口径的本生灯,研究了本生灯孔径对甲烷-空气预混火焰的稳定燃烧区间的影响关系,实验证明,随着孔径的增大,闪回极限将会减小,而吹熄极限随之增大。通过实验获取这些参数,能够为设计和优化燃烧系统提供理论支撑。 展开更多
关键词 本生灯 稳定火焰 吹熄极限 闪回极限 当量比
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微型凹腔燃烧器内氢气/空气的预混燃烧特性 被引量:5
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作者 万建龙 程哲 +1 位作者 范爱武 刘伟 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期6-10,共5页
使用计算流体动力学软件FLUENT,并采用详细的化学反应机理,对当量比为0.5的氢气/空气预混气在带凹腔的平板型微通道内的燃烧特性进行了数值模拟.探讨了进气速度和凹腔的长深比对微通道内的温度场、燃烧效率和排烟温度的影响.计算结果表... 使用计算流体动力学软件FLUENT,并采用详细的化学反应机理,对当量比为0.5的氢气/空气预混气在带凹腔的平板型微通道内的燃烧特性进行了数值模拟.探讨了进气速度和凹腔的长深比对微通道内的温度场、燃烧效率和排烟温度的影响.计算结果表明:随着进气速度的增大,火焰被吹向下游,并且使火焰变得狭长,这会使得壁温分布更加均匀;在同一长深比下,燃烧效率随着进气速度的增加而降低,而排烟温度随着进气速度的增大先升高后降低;当长深比从1增大到3时,增大凹腔的长深比能拓展吹熄极限;长深比从3增大到4时,其吹熄极限相同. 展开更多
关键词 微尺度燃烧 凹腔 吹熄极限 燃烧效率 数值模拟
直列预混微火焰吹熄特性的研究 预览 被引量:1
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作者 康占肖 蒋利桥 +1 位作者 赵黛青 杨浩林 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期174-179,共6页
实验测量了三个直列甲烷/空气预混微火焰的吹熄极限,同时利用R型微型热电偶对火焰的温度场进行测量,并建立模型模拟了冷态流场,考察了喷嘴间距、燃料当量比和预混气流速三个关键参数对火焰吹熄特性的影响。研究结果表明,三个直列预混微... 实验测量了三个直列甲烷/空气预混微火焰的吹熄极限,同时利用R型微型热电偶对火焰的温度场进行测量,并建立模型模拟了冷态流场,考察了喷嘴间距、燃料当量比和预混气流速三个关键参数对火焰吹熄特性的影响。研究结果表明,三个直列预混微火焰吹熄特性与单个微火焰不同,随喷嘴间距减小,直列预混微火焰吹熄极限速度先增大后减小,存在一个喷嘴间距临界值使直列微火焰吹熄极限速度达到一个峰值,其原因是喷嘴间距改变导致火焰相互作用发生变化导致。 展开更多
关键词 预混微火焰 直列排列 吹熄极限
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液体煤油凹槽火焰稳定极限研究 预览
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作者 刘欧子 《科学技术与工程》 2011年第29期 7168-7173,共6页
针对所设计的超燃冲压发动机燃烧室,对液体煤油的凹槽火焰稳定特性进行研究。采用概率密度函数紊流扩散燃烧模型、紊流k-ω模型和离散液滴模型,数值模拟了飞行马赫数为5,不同位置和油气当量比喷射燃料的情况。从凹槽前缘喷射燃料,凹槽... 针对所设计的超燃冲压发动机燃烧室,对液体煤油的凹槽火焰稳定特性进行研究。采用概率密度函数紊流扩散燃烧模型、紊流k-ω模型和离散液滴模型,数值模拟了飞行马赫数为5,不同位置和油气当量比喷射燃料的情况。从凹槽前缘喷射燃料,凹槽在富油时火焰稳定范围比较广;从凹槽底面和后壁喷射燃料,凹槽抑制了富油时火焰稳定范围,而在贫油时火焰稳定范围比较广。火焰结构受燃料喷射位置和油气当量比的影响。油气当量比是3.0时,凹槽出现开放型凹槽流动;而其它的模拟情况,凹槽均出现过渡型凹槽流动,这与冷流时凹槽流动类型不同。深入研究凹槽的热流场特性,使凹槽发挥最大的火焰稳定作用。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 超声速燃烧 火焰稳定器 凹槽流动 吹熄极限
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