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三维超声速射流火焰的直接模拟研究

工程热物理学报 2012年第2期33卷 326-330页

作者：卢树强李德波易富兴罗坤樊建人浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

本文使用了直接模拟(DNS)程序计算了三维超声速湍流射流火焰。首先介绍了本程序使用到的计算方法,包括热物性参数和输运参数的计算、反应机理、边界条件、离散方法。然后,本文使用该方法计算了马赫数为1.2的三维超声速H_2-AIR湍流射流火... 详细信息

本文使用了直接模拟(DNS)程序计算了三维超声速湍流射流火焰。首先介绍了本程序使用到的计算方法,包括热物性参数和输运参数的计算、反应机理、边界条件、离散方法。然后,本文使用该方法计算了马赫数为1.2的三维超声速H_2-AIR湍流射流火焰,描述了火焰的整作结构。最后,本文对火焰底部的稳燃的机理—自燃进行了分析和论证。

关键词： DNS 超声速射流火焰自燃

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二阶矩亚网格燃烧模型对射流火焰的大涡模拟

燃烧科学与技术 2006年第3期12卷 221-225页

作者：王方周力行许春晓清华大学工程力学系北京100084

用二阶矩亚网格燃烧模型对美国Sandia国家实验室测量甲烷／空气射流火焰进行了大涡模拟(LES),与实验数据和用二阶矩输运方程湍流燃烧模型的雷诺平均(RANS)模拟结果进行了对比．LES得到时间平均的温度, 甲烷浓度以及温度脉动均方根值和... 详细信息

用二阶矩亚网格燃烧模型对美国Sandia国家实验室测量甲烷／空气射流火焰进行了大涡模拟(LES),与实验数据和用二阶矩输运方程湍流燃烧模型的雷诺平均(RANS)模拟结果进行了对比．LES得到时间平均的温度, 甲烷浓度以及温度脉动均方根值和实验值符合很好．LES时均值和RANS模拟结果接近,LES脉动均方根值优于 RANS模拟结果．LES瞬态结果显示了有燃烧时的拟序结构比无燃烧时的强,同时拟序结构强化了燃烧,湍流射流火焰呈皱折火焰面的状态．

关键词：湍流燃烧大涡模拟射流火焰

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高压氢气射流火焰的数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2022年第2期62卷 303-311页

作者：巴清心赵明斌赵泽滢黄腾王建强李雪芳肖国萍山东大学热科学与工程研究中心济南250061 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

高压氢气泄漏并发生点火是氢火灾事故的核心场景,也是氢安全研究的基本内容。该文对高压氢气泄漏后立即点火、延迟点火以及有防护墙存在时的延时点火3种场景进行了数值模拟仿真,分析了点火时间、防护墙对温度和超压的影响。结果表明:氢... 详细信息

高压氢气泄漏并发生点火是氢火灾事故的核心场景,也是氢安全研究的基本内容。该文对高压氢气泄漏后立即点火、延迟点火以及有防护墙存在时的延时点火3种场景进行了数值模拟仿真,分析了点火时间、防护墙对温度和超压的影响。结果表明:氢气泄漏后在喷口处立即点燃会形成射流火焰,该过程不会产生明显的超压;泄漏一段时间后再进行点火,将由点火中心产生压力波并向外传播,并随着与点火中心距离的增大,最大超压降低,燃烧稳定后形成的射流火焰与立即点火时基本一致;防护墙有效削弱了压力波及火焰向墙后方的传播,墙后方的超压及温度明显降低。因此,合理设置防护墙可以缩小危险范围,缩短安全距离。

关键词：氢安全高压氢气泄漏射流火焰延迟点火防护墙

基于MATLAB图像处理的大缸径定容弹中甲烷/空气射流火焰传播特性

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上海交通大学学报 2020年第5期54卷 490-498页

作者：许晓晨李翔黄忠具德浩吕兴才黄震上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 中国船舶重工集团有限公司第七一一研究所上海201108

在带有预燃室的大缸径定容燃烧系统中进行甲烷/空气射流引燃主燃室内预混气体的实验研究.基于MATLAB软件平台编写火焰图像批处理算法,并通过该算法进行图像预处理进而获取特征参数;通过分析瞬时压力曲线以及高速摄影仪拍摄的火焰传播图... 详细信息

在带有预燃室的大缸径定容燃烧系统中进行甲烷/空气射流引燃主燃室内预混气体的实验研究.基于MATLAB软件平台编写火焰图像批处理算法,并通过该算法进行图像预处理进而获取特征参数;通过分析瞬时压力曲线以及高速摄影仪拍摄的火焰传播图像,研究甲烷/空气预混射流火焰的传播特性以及初始压力和过量空气系数等初始条件对射流火焰发展过程及火焰传播速度的影响.研究结果表明:位于预燃室中的火花塞偏置会造成主燃室内的引燃射流火焰的不均衡发展,且这种不均衡性在过量空气系数越小时愈发严重;射流火焰传播速率随初始压力和过量空气系数的增大而减小,并且当过量空气系数较小(λ=0.8)时,射流火焰对背压的变化较为敏感.

关键词：定容燃烧弹射流火焰图像处理火焰传播

低压条件下线性浮力主控湍流扩散射流火焰行为实验研究

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工程热物理学报 2024年第9期45卷 2831-2838页

作者：袁依琳张晓磊胡隆华中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

本文利用不同线性比的燃烧器,以丙烷为燃料,开展了不同压强条件下浮力主控扩散射流火焰燃烧实验,研究了火焰高度和火焰振荡频率随燃烧器线性比、环境压强和热释放速率的演化规律。实验结果表明:火焰高度随燃烧器线性比的增加而降低,随... 详细信息

本文利用不同线性比的燃烧器,以丙烷为燃料,开展了不同压强条件下浮力主控扩散射流火焰燃烧实验,研究了火焰高度和火焰振荡频率随燃烧器线性比、环境压强和热释放速率的演化规律。实验结果表明:火焰高度随燃烧器线性比的增加而降低,随压强的减小而增大,随热释放速率的增加而增大,而火焰振荡频率随燃烧器线性比的增加而略微减小,随压强的增加而增大,与热释放速率的相关性不大。基于空气卷吸机制分析,以及斯特劳哈尔数(St)和弗劳德数(Fr)之间的无量纲关系,建立了耦合环境压强影响的线性火源火焰高度与火焰振荡频率无量纲模型。

关键词：低压条件线性火源火焰高度火焰振荡频率射流火焰

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甲烷/空气预混射流火焰的大涡模拟

燃烧科学与技术 2017年第4期23卷 305-312页

作者：夏一帆杨瑶王高峰郑耀浙江大学航空航天学院杭州310027

在不同射流速度条件下,对甲烷/空气预混射流火焰进行了大涡模拟.甲烷/空气预混射流气体按化学当量比混合,计算采用两步简化反应机理和WALE亚格子湍流输运模型,3个算例下流场特征和火焰结构计算结果与前人实验结果一致,中心线轴向速度和... 详细信息

在不同射流速度条件下,对甲烷/空气预混射流火焰进行了大涡模拟.甲烷/空气预混射流气体按化学当量比混合,计算采用两步简化反应机理和WALE亚格子湍流输运模型,3个算例下流场特征和火焰结构计算结果与前人实验结果一致,中心线轴向速度和温度场结果与实验数据相符.通过对不同Karlovitz数条件下甲烷/空气预混射流火焰结构进行分析,并计算Takeno指数,研究了湍流涡对预混火焰的影响.研究发现:在Ka射流火焰会出现预热区的增厚,放热区保持完整,湍流火焰保持为预混燃烧;在Ka>100(Ka=112)条件下,湍流火焰进入分布反应区模式.Takeno指数显示,由于卷吸和小尺度涡的作用,湍流火焰出现局部的部分预混燃烧.甲烷/空气预混射流湍流火焰的大涡模拟证实了湍流火焰分布反应区模式的特点:未燃气体与燃后气体之间不再有明显的界面,火焰面模型不再适用;反应区增厚,放热区展宽,放热率降低;由于卷吸和小尺度涡对火焰的作用,湍流火焰局部出现部分预混燃烧;湍流火焰温度降低,放热区附近温度场趋向均匀.

关键词：湍流燃烧射流火焰大涡模拟

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湍流模型对数值模拟合成气射流火焰的影响

燃烧科学与技术 2015年第2期21卷 124-130页

作者：李祥晟李国强西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

采用不同的雷诺平均湍流模型数值模拟美国圣地亚国家实验室的合成气(CO、H2、N2按体积比4∶3∶3混合而成)非预混射流火焰.以实验数据为基础,分析讨论不同湍流模型对数值模拟该射流火焰的影响.结果显示,不同的湍流模型对数值模拟结果的... 详细信息

采用不同的雷诺平均湍流模型数值模拟美国圣地亚国家实验室的合成气(CO、H2、N2按体积比4∶3∶3混合而成)非预混射流火焰.以实验数据为基础,分析讨论不同湍流模型对数值模拟该射流火焰的影响.结果显示,不同的湍流模型对数值模拟结果的影响非常大,其中只有4种模型能够比较精确地模拟出该火焰.对于Standard k-ε模型,将模型常数Cε1的值由1.44改为1.60可以显著提升其计算精度,但是同样的改进对于雷诺应力模型并不完全适用.同时,虽然雷诺应力模型计算量比双方程模型大,但并没有得到更好的计算结果.综合考虑计算结果与计算量,以Standard k-ω模型的模拟效果最好.

关键词：雷诺平均湍流模型合成气射流火焰数值模拟

热伴流氧质量分数对稀释CH_4/H_2射流火焰影响的数值模拟

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燃烧科学与技术 2015年第2期21卷 173-178页

作者：邓吉龙林其钊中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所绵阳621000 中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230027

采用自定义的κ-ε模型,选择基于详细化学机理Gri-Mech 3.0的EDC模型对CH4/H2混合燃料热伴流射流燃烧过程进行数值模拟,模拟结果与实验结果相吻合.通过改变模拟计算中的热伴流氧质量分数,研究在稀释条件下氧质量分数对燃烧效率和污染物... 详细信息

采用自定义的κ-ε模型,选择基于详细化学机理Gri-Mech 3.0的EDC模型对CH4/H2混合燃料热伴流射流燃烧过程进行数值模拟,模拟结果与实验结果相吻合.通过改变模拟计算中的热伴流氧质量分数,研究在稀释条件下氧质量分数对燃烧效率和污染物排放的影响.结果表明,在稀释条件下,反应区的最高温度和CO排放量随着热伴流氧质量分数的增大呈线性增长,而NO的排放量呈指数增长.

关键词： MILD燃烧射流火焰热伴流污染物排放数值模拟

基于OH-PLIF测量技术的煤粉射流火焰着火燃烧特性

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燃烧科学与技术 2019年第2期25卷 175-181页

作者：朱文堃齐洪亮杨玉奇彭江波孙锐丁赛杰张蕾田岩哈尔滨工业大学燃烧工程研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室哈尔滨150080 北京国电龙高科环境工程技术有限公司北京100035

在光学诊断型煤粉燃烧器系统上研究煤粉着火燃烧特性,利用ICMOS相机捕捉射流火焰总光强信号、自发辐射信号以及PLIF荧光信号,根据获得信号的品质,判断各种测试手段的优缺点.计算射流火焰总光强和PLIF荧光信号的着火延迟时间,分析PLIF测... 详细信息

在光学诊断型煤粉燃烧器系统上研究煤粉着火燃烧特性,利用ICMOS相机捕捉射流火焰总光强信号、自发辐射信号以及PLIF荧光信号,根据获得信号的品质,判断各种测试手段的优缺点.计算射流火焰总光强和PLIF荧光信号的着火延迟时间,分析PLIF测量手段的可靠性,结合OH-PLIF技术的瞬态图像,以及着火延迟时间的变化规律,分析射流火焰挥发分着火及燃烧特性.研究结果表明,颗粒群着火是挥发分先析出着火燃烧,然后加热焦炭颗粒燃烧的过程.

关键词：煤粉着火射流火焰 PLIF 挥发分燃烧