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横向风作用下喷口间距对射流扩散火焰特征的影响研究

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中国安全生产科学技术 2022年第9期18卷 133-139页

作者：吴鹏志刘长春姜桦宋方智白杨阳刘思奇西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 陕西省工业过程安全与应急救援工程技术研究中心陕西西安710054

为研究横向风作用下喷口间距对射流扩散火焰特征的影响,以双喷口火焰为研究对象,利用CCD摄像机拍摄火焰几何形态,研究横向风条件下喷口间距对火焰形态演化、火焰长度和火焰吹熄极限的影响。研究结果表明:喷口间距较小时,2束火焰因空气... 详细信息

为研究横向风作用下喷口间距对射流扩散火焰特征的影响,以双喷口火焰为研究对象,利用CCD摄像机拍摄火焰几何形态,研究横向风条件下喷口间距对火焰形态演化、火焰长度和火焰吹熄极限的影响。研究结果表明:喷口间距较小时,2束火焰因空气夹带竞争和压差作用,彼此相互倾斜融合,火焰融合概率随喷口间距增加而逐渐降低,火焰临界融合间距随横向风的增加先增大后减小;由于火焰的空气夹带和热反馈处于较高水平,2束火焰被少量拉伸,火焰长度先增加后减小;喷口间距较小时,火焰吹熄极限显著增加。

关键词：横向风喷口间距射流扩散火焰火焰融合概率吹熄极限

稀释对射流扩散火焰抬举及吹熄特性影响的实验研究

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中国科学技术大学学报 2018年第3期48卷 246-252页

作者：严野蒋年鹏张海涛中国科学技术大学热科学和能源工程系安徽合肥230027

以低热值气体燃料的燃烧利用为背景,以N_2或CO_2稀释的甲烷或丙烷及内径2mm或3mm的喷管作为多重变量,实验研究了射流扩散火焰的抬举速度及吹熄速度随燃料稀释比的变化规律.结果发现,随着稀释比的增大,火焰抬举速度近似呈线性缓慢减小,... 详细信息

以低热值气体燃料的燃烧利用为背景,以N_2或CO_2稀释的甲烷或丙烷及内径2mm或3mm的喷管作为多重变量,实验研究了射流扩散火焰的抬举速度及吹熄速度随燃料稀释比的变化规律.结果发现,随着稀释比的增大,火焰抬举速度近似呈线性缓慢减小,吹熄速度近似呈指数快速衰减.分析表明,这主要归因于稀释导致了当量混合层流火焰速度、初始燃料质量分数及燃烧放热的减小,并对低热值气体燃料的燃烧器设计提出了建议.此外,大于临界稀释比时,附着火焰随射流速度的增大不能转变为稳定的抬举火焰而会发生直接吹熄,依据甲烷和丙烷临界稀释比对应的射流雷诺数推测出二者的临界稀释比可能受不同机理的控制.

关键词：低热值气体燃料射流扩散火焰稀释抬举吹熄

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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横向声波扰动下甲烷射流扩散火焰的频率响应

中国科技论文 2019年第8期14卷 879-883页

作者：王江涛梅笑寒王倩上海交通大学机械与动力工程学院

为了探索火焰在横向声波扰动下的振荡现象,基于高速火焰/纹影图像研究了开放环境中横向声波激励作用下甲烷射流扩散火焰的响应。外加声波激励的频率分别为5、10、15、20 Hz,声波激励幅值均为3 V,采用无声波激励组作为对照组。对时序彩... 详细信息

为了探索火焰在横向声波扰动下的振荡现象,基于高速火焰/纹影图像研究了开放环境中横向声波激励作用下甲烷射流扩散火焰的响应。外加声波激励的频率分别为5、10、15、20 Hz,声波激励幅值均为3 V,采用无声波激励组作为对照组。对时序彩色火焰图像处理得到火焰整体频谱图和火焰振荡主频云图,对时序火焰流场纹影图像处理得到火焰流场振荡主频云图。从火焰整体频谱图中发现:所有实验条件下火焰振荡主频均为10.7 Hz,但从火焰振荡主频云图和流场振荡主频云图中却可以发现火焰振荡主频中存在非线性响应(20.5 Hz和21.4 Hz),横向声波激励和大尺度涡结构的相互作用影响这种局部非线性响应的出现。在流场振荡主频云图中可以发现喷嘴出口存在对应于外部声波激励的振荡频率,这是声波驱使射流周期性横向运动的结果。

关键词：燃烧学甲烷射流扩散火焰振荡主频云图火焰图像纹影成像

H_2/N_2/O_2射流扩散火焰的直接数值模拟

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工程热物理学报 2010年第2期31卷 347-350页

作者：易富兴李德波卢树强樊建人浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重大实验室浙江杭州310027

直接数值模拟(DNS),大涡模拟(LES)与雷诺时均模拟(RANS)是数值模拟燃烧流动的三大主要方法,而射流扩散火焰在燃烧理论,实验研究与数值模拟中都扮演着十分重要的角色,本文采用完全可压缩的Naive-Stokes方程,对喷口直径为D=1 mm,Re=2000... 详细信息

直接数值模拟(DNS),大涡模拟(LES)与雷诺时均模拟(RANS)是数值模拟燃烧流动的三大主要方法,而射流扩散火焰在燃烧理论,实验研究与数值模拟中都扮演着十分重要的角色,本文采用完全可压缩的Naive-Stokes方程,对喷口直径为D=1 mm,Re=2000的射流扩散火焰进行了直接数值模拟.本文首先分析了冷态时H_2,O_2的混合,发现燃料与氧气在流向长度大于6D后的区域混合得十分充分.随后本文分析了燃烧后的统计特性,主要包括速度场,密度,温度以及主要组分与混合分数的分布,并将DNS结果与实验结果进行对比分析.

关键词：射流扩散火焰直接数值模拟无反射边界条件

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生物质气射流扩散火焰的燃烧特性研究

生物质气射流扩散火焰的燃烧特性研究

作者：李敬道合肥工业大学

学位级别：硕士

生物质气射流扩散火焰的燃烧特性研究有助于深入研究生物质气的燃烧特性,为设计生物质气燃烧设备提供理论依据。设计并搭建的生物质气燃烧实验装置是由燃烧装置、燃料供应系统、数据测量和采集系统组成。燃烧装置由不同孔径的气体燃烧... 详细信息

生物质气射流扩散火焰的燃烧特性研究有助于深入研究生物质气的燃烧特性,为设计生物质气燃烧设备提供理论依据。设计并搭建的生物质气燃烧实验装置是由燃烧装置、燃料供应系统、数据测量和采集系统组成。燃烧装置由不同孔径的气体燃烧器构成,气体燃烧器固定在实验台上,并通过燃料管连接燃料供应系统;燃料供应系统由燃料瓶和流量控制器构成;数据测量和采集系统由火焰形态测量系统和火焰温度采集系统构成;火焰形态由数码摄像机拍摄和记录,火焰温度由数据采集仪、K型热电偶和PC计算机共同测量和采集。将Delichatsios关联式和甲烷射流扩散火焰长度的实验结果进行对比,验证了实验装置的可行性和测量结果的准确性。采用生物质气作为燃料,对生物质气射流扩散火焰的长度特性进行了实验和理论研究,并探究了燃料出口速度和燃料体积流量对火焰层流区雷诺数Re的影响。结果表明,喷嘴直径d=2 mm时,生物质气火焰层流区Re明显高于典型层流区间(0300);甲烷和生物质气层流无量纲火焰长度L与Re呈正比;因此根据实验结果拟合得到一种新型、预测精度高的无量纲层流扩散火焰长度的经验关联式,并进行了误差分析,误差结果满足工程设计及运行的精度要求;在完全湍流状态下,L为常数;实验发现,生物质气射流扩散火焰的轴向温度分布符合轴向射流扩散火焰温度先上升后稳步下降的基本规律,火焰的峰值温度随着流量的增大而增大,但却随着喷嘴直径的增大而降低。研究了火焰稳定器对生物质气射流扩散火焰的影响。生物质气射流扩散火焰在火焰稳定器上的火焰扩展长度随着燃气流量的增大而增大,并最终趋向于定值;大流量下,火焰稳定器目数越大,火焰的扩展长度就越大;实验发现,流量、目数和喷嘴直径对生物质气扩展火焰温度分布有着显著影响。40目火焰稳定器的扩展火焰温度从扩展火焰中心沿径向逐步降低,而100目和400目火焰稳定器的扩展火焰温度从扩展火焰中心沿径向先上升后下降;扩展火焰的峰值温度随着流量的增大而增大并最终趋向稳定;扩展火焰的峰值温度随着目数和喷嘴直径的增大而降低;扩展火焰的最大峰值温度未超过1000℃,而生物质气射流扩散火焰的最大轴向峰值温度已超过1000℃,故火焰稳定器能够降低火焰峰值温度,实现低氮氧化物排放。

关键词：生物质气射流扩散火焰火焰长度火焰扩展长度温度分布

不同同轴空气流速下甲烷射流扩散火焰NO_x的生成特性

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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动力工程学报 2010年第11期30卷 874-882页

作者：邓凯赵云华方德明钟英杰浙江工业大学能源与动力工程研究所脉动技术工程研究中心杭州310014

对不同同轴空气流速和同轴空气为脉动流时的甲烷湍流扩散火焰NOx排放特性进行了研究,分别采用标量联合概率密度函数(PDF)湍流燃烧模型和涡耗散概念模型(EDC)进行了计算,并与试验值进行了对比.结果表明:EDC模型能较准确地预测NOx的生成,... 详细信息

对不同同轴空气流速和同轴空气为脉动流时的甲烷湍流扩散火焰NOx排放特性进行了研究,分别采用标量联合概率密度函数(PDF)湍流燃烧模型和涡耗散概念模型(EDC)进行了计算,并与试验值进行了对比.结果表明:EDC模型能较准确地预测NOx的生成,而PDF模型中的mod-ified curl分子混合模型存在一定的缺陷;提高同轴空气流速或当同轴空气流为脉动流时,NOx排放降低;当同轴空气流速提高时,火焰面的标量耗散率提高,由湍流强度增大引起的辐射损失增加,且生成物与空气的快速混合使火焰面变窄,降低了NO的生成,但提高了NO向NO2的转化率;当同轴空气为周期性速度脉动流(频率100 Hz)时,与定常速度相比,时均NOx排放指数降低.

关键词：同轴空气流射流扩散火焰甲烷 NOx PDF模型 EDC模型

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甲烷/空气燃烧NOx排放数值模型对比

清华大学学报（自然科学版） 2023年第4期63卷 623-632页

作者：孙继昊罗绍文赵宁波杨慧玲郑洪涛哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

为明确不同NOx数值模型对甲烷/空气燃烧NOx生成特性的适用性和差异性,以射流扩散火焰、旋流预混火焰、燃气轮机燃烧室为研究对象,分析了NOx后处理模型法、解耦详细反应机理法和附加NOx输运方程法对甲烷/空气燃烧NOx生成特性模拟的适用... 详细信息

为明确不同NOx数值模型对甲烷/空气燃烧NOx生成特性的适用性和差异性,以射流扩散火焰、旋流预混火焰、燃气轮机燃烧室为研究对象,分析了NOx后处理模型法、解耦详细反应机理法和附加NOx输运方程法对甲烷/空气燃烧NOx生成特性模拟的适用性和差异性。结果表明:火焰后方N2O的生成量较少,NO_(2)的生成量极少,NO含量占总NOx的95.00%以上;NOx后处理模型法可准确模拟火焰附近的NOx生成位置和火焰后方的NOx生成速率,但该模型低估了火焰位置的NOx生成量和生成速率,并且不能再现火焰锋面附近N2O浓度先升高后下降的变化规律;附加NOx输运方程法对火焰锋面处的NOx生成位置、生成量和生成速率的计算精度最高,但该模型低估了火焰锋面后方的NOx生成速率;解耦详细反应机理法对NOx生成特性的预测精度最差。

关键词： NOx模型数值模拟射流扩散火焰旋流预混火焰燃烧室

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甲烷/空气燃烧NO排放数值模型对比

清华大学学报(自然科学版) 2023年

作者：孙继昊罗绍文赵宁波杨慧玲郑洪涛哈尔滨工程大学动力与能源工程学院

为明确不同NOx数值模型对甲烷/空气燃烧NOx生成特性的适用性和差异性,以射流扩散火焰、旋流预混火焰、燃气轮机燃烧室为研究对象,分析了NOx后处理模型法、解耦详细反应机理法和附加NOx输运方程法对甲烷/空气燃烧NOx生成特性模拟的适用性和差异性。结果表明:火焰后方N2O的生成量较少,NO2的生成量极少,NO含量占总NOx的95.00%以上;NOx后处理模型法可准确模拟火焰附近的NOx生成位置和火焰后方的NOx生成速率,但该模型低估了火焰位置的NOx生成量和生成速率,并且不能再现火焰锋面附近N2O浓度先升高后下降的变化规律;附加NOx输运方程法对火焰锋面处的NOx生成位置、生成量和生成速率的计算精度最高,但该模型低估了火焰锋面后方的NOx生成速率;解耦详细反应机理法对NOx生成特性的预测精度最差。

关键词： NO 模型数值模拟射流扩散火焰旋流预混火焰燃烧室