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二甲醚球形扩散火焰的振荡熄火动力学机理研究

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化工学报 2020年第4期71卷 1469-1481,F0004页

作者：亢银虎张弋张朋远卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学土木工程学院重庆400045

采用详细的化学反应机理和组分输运模型,对二甲醚(DME)微重力球形扩散火焰在热焰与冷焰条件下的振荡熄火机理开展数值研究。结果表明,在微重力条件下可以建立稳定自持的冷焰,而且冷焰反应可以显著拓展熄火的可燃极限。在热焰与冷焰的稳... 详细信息

采用详细的化学反应机理和组分输运模型,对二甲醚(DME)微重力球形扩散火焰在热焰与冷焰条件下的振荡熄火机理开展数值研究。结果表明,在微重力条件下可以建立稳定自持的冷焰,而且冷焰反应可以显著拓展熄火的可燃极限。在热焰与冷焰的稳态熄火点之前均观察到了振荡熄火过程。DME热焰的振荡熄火受单个振荡模式所控制,且振荡频率(约1 Hz)与环境氧含量无关。而冷焰的振荡熄灭受两个具有不同频率的双振荡模式所控制,在靠近熄火极限时高频振荡模式的振荡周期急剧增加。此外,高频与低频振荡模式之间存在着强烈耦合作用,导致冷焰的振荡熄火过程更加复杂。基于敏感性分析的结果表明,热焰的振荡熄火受小分子所参与的高温吸热/放热以及链分支/断裂反应之间的竞争关系所控制,而冷焰的振荡熄火受负温度系数机制下低温链分支与断裂反应之间的竞争关系所控制。

关键词：计算流体力学化学反应反应动力学燃料流体力学

二甲醚/空气湍流分层燃烧的直接数值模拟与机理研究

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燃烧科学与技术 2024年第2期30卷 196-204页

作者：谭莉亢银虎卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 比亚迪股份有限公司深圳518118

针对内燃机条件下分层燃烧的情况,采用直接数值模拟方法,研究了温度分层对二甲醚(dimethyl ether,DME)/空气预混气湍流分层燃烧过程的影响机制.结果表明:与零维反应器内的均质自着火过程相比,湍流分层燃烧延长了整体燃烧过程的持续时间... 详细信息

针对内燃机条件下分层燃烧的情况,采用直接数值模拟方法,研究了温度分层对二甲醚(dimethyl ether,DME)/空气预混气湍流分层燃烧过程的影响机制.结果表明:与零维反应器内的均质自着火过程相比,湍流分层燃烧延长了整体燃烧过程的持续时间,平均释热率峰值明显降低;输运预算分析揭示了着火锋面的传播存在自燃波与爆燃波两种着火模式,随着温度分层程度的增大,爆燃模式逐渐增强,进而导致高温着火提前;化学爆炸模式分析明晰了燃料着火的演变过程,并且利用相关准则数准确揭示了控制低温与高温着火过程的关键变量与基元反应.研究结果对于DME均质压燃式内燃机的设计以及燃烧过程调控具有借鉴意义.

关键词：二甲醚自着火湍流分层燃烧直接数值模拟化学爆炸模式分析

基于化学爆炸模式分析方法的乙烯对冲扩散火焰熄火机理

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化工学报 2019年第4期70卷 1644-1651页

作者：亢银虎张朋远刘葱葱马江泽卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学城市建设与环境工程学院重庆400045

重点探讨了化学爆炸模式分析(CEMA)在熄火机理研究中的具体方法理论及可行性,研究了化学反应/热质混合相互作用对熄火的影响,并利用爆炸因子和分叉因子的概念,确定出主导乙烯火焰熄火极限的关键反应动力学因素。结果表明:具有正特征值的... 详细信息

重点探讨了化学爆炸模式分析(CEMA)在熄火机理研究中的具体方法理论及可行性,研究了化学反应/热质混合相互作用对熄火的影响,并利用爆炸因子和分叉因子的概念,确定出主导乙烯火焰熄火极限的关键反应动力学因素。结果表明:具有正特征值的CEM首次出现在熄火极限附近火焰化学当量等值面处,因此它可作为判断熄火的重要依据。火焰的熄火极限是放热与链分支、中断反应综合作用的结果,链分支反应R32(H+O_2===O+OH)和放热反应R81(OH+CO===H+CO_2)对乙烯熄火极限的影响最显著,增大这两步反应速率能极大地扩宽燃烧稳定范围;而增大链中断反应R49(H+HCO===H_2+CO)的速率会缩小燃烧稳定范围。基于CEMA方法与爆炸因子、分叉因子的概念,可系统地揭示详细反应动力学对熄火的影响机理。

关键词：动力学理论爆炸化学反应计算机模拟燃料

天然气燃烧器燃烧二甲醚(DME)的试验研究

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热能动力工程 2014年第1期29卷 92-96,111-112页

作者：苗闪闪卢啸风王泉海亢银虎重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400030

在一个清洁燃气燃烧试验平台上,对二甲醚的燃烧特性进行试验研究。通过测量炉内烟气的温度场及排放参数,炉胆的中心温度随着过量空气系数的变化而变化,α=1.3处温度达到最高;研究了在普通燃气燃烧器上燃用二甲醚的安全性和可行性。本研... 详细信息

在一个清洁燃气燃烧试验平台上,对二甲醚的燃烧特性进行试验研究。通过测量炉内烟气的温度场及排放参数,炉胆的中心温度随着过量空气系数的变化而变化,α=1.3处温度达到最高;研究了在普通燃气燃烧器上燃用二甲醚的安全性和可行性。本研究还将燃气工业锅炉燃用二甲醚与燃用柴油、天然气的经济性进行了对比分析。研究表明,二甲醚相对于柴油、液化天然气等传统燃料,具有出色的燃烧性能和排放特性,以及较好的经济指标。同比天然气和柴油,二甲醚燃烧性能好,燃烧充分,热效率高,能量利用率高。二甲醚热值约为柴油的70%,而价格却是柴油的1/2。二甲醚同天然气对比,二者具有相同的优势。

关键词：二甲醚天然气燃烧器温度场过量空气系数燃烧性能

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二甲醚湍流射流推举火焰的燃烧机理研究

热能动力工程 2023年第5期38卷 50-56,96页

作者：谭莉亢银虎卢啸风重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

采用直接数值模拟方法对二甲醚(Dimethyl Ether,DME)射流推举燃烧进行了研究(DNS),分析了DME射流推举火焰结构、燃烧模式和推举稳定机理。数值模拟工况条件为:燃料由狭缝射出,初始温度500 K,射流速度138 m/s;伴流空气的初始温度1000 K,... 详细信息

采用直接数值模拟方法对二甲醚(Dimethyl Ether,DME)射流推举燃烧进行了研究(DNS),分析了DME射流推举火焰结构、燃烧模式和推举稳定机理。数值模拟工况条件为:燃料由狭缝射出,初始温度500 K,射流速度138 m/s;伴流空气的初始温度1000 K,流速3 m/s,压力为0.5066 MPa。研究表明:DME射流推举火焰与传统的边火焰有很大不同,在射流核心区内存在1条低温放热分支以及紧随其后的中温着火分支,并且推举稳定点位于贫燃侧;DME湍流射流推举火焰包含冷焰反应区(Cool Flame Zone,CFZ)、中温反应区(Intermediate-Temperature Zone,ITZ)、富燃高温区(High-Temperature Rich Burn Zone,HTR)以及贫燃高温区(High-Temperature Lean Burn Zone,HTL)4种模式;在CFZ与ITZ区内湍流混合占主导,并且湍流混合会抑制低温放热;在HTR与HTL区内放热速率占主导地位,但是湍流会显著增强超贫燃区间内的高温放热速率;大部分热量在HTL和HTR区产生,而CFZ和ITZ区对总体产热的贡献微乎其微,但是所产生的中低温组分加快了高温着火过程;射流推举稳定性由贫燃侧的高温自着火反应机制所控制。

关键词：直接数值模拟二甲醚湍流燃烧推举火焰化学反应放热

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一种新型的预测射流扩散火焰长度、直径和体积的方法

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燃烧科学与技术 2017年第2期23卷 185-191页

作者：亢银虎卢啸风黄小美彭世尼阳东重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 重庆大学城市建设与环境工程学院重庆400045 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

对二甲醚、天然气、LPG射流扩散火焰的长度、直径及体积特性进行试验和理论研究,并探究了喷嘴内径d_f对火焰流动状态的影响.结果表明,随d_f的增加,火焰过渡区及吹熄极限对应的射流雷诺数Ref逐渐增加,而相应的射流速度u_f逐渐降低.对每... 详细信息

对二甲醚、天然气、LPG射流扩散火焰的长度、直径及体积特性进行试验和理论研究,并探究了喷嘴内径d_f对火焰流动状态的影响.结果表明,随d_f的增加,火焰过渡区及吹熄极限对应的射流雷诺数Ref逐渐增加,而相应的射流速度u_f逐渐降低.对每种燃料,其层流无量纲火焰长度与Re_f呈正比,湍流无量纲火焰长度为定值;在层流和湍流状态下,火焰直径恒定,但在过渡区,火焰直径快速增加.据此,本文提出一种新型、预测精度更高的射流扩散火焰几何尺寸的关联式,并拟合出二甲醚、天然气、LPG火焰的无量纲长度、直径及体积的经验关联式.

关键词：射流扩散火焰几何尺寸射流雷诺数流动状态解析解

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循环流化床锅炉返料换热装置冷态试验研究

化学工程 2011年第4期39卷 75-78页

作者：吉辉卢啸风陈娟亢银虎重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

针对一种工业循环流化床(CFB)装置专利技术,提出了新的返料换热装置方案。并在一个循环流化床冷模试验系统中,对返料换热装置气固流动特性与结构尺寸的关系进行了试验研究。通过改变回料换热室进出口结构尺寸,增设径向侧送风等,观察分... 详细信息

针对一种工业循环流化床(CFB)装置专利技术,提出了新的返料换热装置方案。并在一个循环流化床冷模试验系统中,对返料换热装置气固流动特性与结构尺寸的关系进行了试验研究。通过改变回料换热室进出口结构尺寸,增设径向侧送风等,观察分析不同结构参数条件对回料系统内床料气固流动状况的影响。试验得到了回料室进口底流孔面积、返料口高度、立管径向侧风等结构参数与返料换热装置内的气固流动参数之间的定性和定量关系。

关键词：外置式换热器回料室气固流动特性立管压降

小型循环流化床锅炉返料换热装置的运行特性试验

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化工进展 2011年第5期30卷 962-966,1044页

作者：吉辉卢啸风李文杰亢银虎重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点试验室重庆400030

在循环流化床(CFB)冷模试验系统中,对新型一体化返料换热装置的气固流动特性与运行条件的关系进行了试验研究。通过改变均流室风速、回料室风速、立管径向加入侧送风等,观察分析不同运行参数条件对回料系统内床料气固流动状况的影响。... 详细信息

在循环流化床(CFB)冷模试验系统中,对新型一体化返料换热装置的气固流动特性与运行条件的关系进行了试验研究。通过改变均流室风速、回料室风速、立管径向加入侧送风等,观察分析不同运行参数条件对回料系统内床料气固流动状况的影响。试验得到了返料换热装置各风室不同运行条件、立管径向侧风参数等与返料换热装置内气固流动参数之间的定性和定量关系。

关键词：外置式换热器回料室风速床层压降气固流动特性立管压降

基于多尺度模拟的二甲醚MILD火焰NO_x排放机理

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燃烧科学与技术 2018年第4期24卷 345-353页

作者：亢银虎卢啸风严谨宋杨凡孙思聪重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

通过实验测量了不同伴流温度和氧浓度条件下,DME-MILD射流火焰的热化学结构特性和NO_x分布及排放因子,并利用CFD-CRN多尺度数值方法,研究了DME-MILD火焰中NO_x的排放机理.数值仿真结合详细的NO_x反应机理进行计算,并采取反应路径和敏感... 详细信息

通过实验测量了不同伴流温度和氧浓度条件下,DME-MILD射流火焰的热化学结构特性和NO_x分布及排放因子,并利用CFD-CRN多尺度数值方法,研究了DME-MILD火焰中NO_x的排放机理.数值仿真结合详细的NO_x反应机理进行计算,并采取反应路径和敏感性分析方法,阐明了炉膛不同区域内NO_x的排放机理.结果表明,在DME-MILD火焰中,NO_x主要经NNH和N2O中间体路径生成,这和传统射流火焰的差别很大.NO_x的排放因子随伴流温度或氧浓度的增加而增大,且有相当比例的NO(最高达87%,)最终转化为NO2.

关键词：二甲醚 MILD NOx排放机理反应路径敏感性分析