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振动与冲击 2022年第22期41卷 105-112页

作者：齐龙舟冯和英赵鲲张俊龙王海涛杨成浩湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用piv技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(de... 详细信息

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用piv技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。

关键词：尾迹流动控制冲击射流噪声抑制分离涡模拟(DES) piv流场凹槽结构

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雾化空燃比对精甘油旋流喷雾燃烧与污染物的影响

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1224-1232页

作者：张振东谢天田波上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 莱斯特大学工程学院英国莱斯特LE17RH

在生物燃料制备工艺中,甘油是重要的副产物之一,具有产量大、价格低、同时热值尚可的特点,精炼过后的产品可作为工业中的补充燃料。本文设计了一个可控的旋流喷雾燃烧平台,通过分析不同雾化空燃比(ALR)下精甘油的实际火焰、OH*荧光信号... 详细信息

在生物燃料制备工艺中,甘油是重要的副产物之一,具有产量大、价格低、同时热值尚可的特点,精炼过后的产品可作为工业中的补充燃料。本文设计了一个可控的旋流喷雾燃烧平台,通过分析不同雾化空燃比(ALR)下精甘油的实际火焰、OH*荧光信号以及燃烧室流场信息,以探究ALR变化对于精甘油喷雾燃烧的影响。此外,对精甘油喷雾燃烧后烟气中的NO、CO和CO_(2)含量随ALR变化的趋势进行分析。结果表明,随着ALR的升高,旋流喷雾火焰的回流区域扩大,甘油火焰中心的OH*信号强度和范围增加,甘油的雾化质量提高。排放方面,NO浓度大体随ALR增加而提升,随当量比增加先升高后下降;CO则是随ALR升高而降低,随当量比增加先降低,后有一定程度升高。提升ALR有利于降低喷雾液滴粒径,促进液滴蒸发及混合,在一定工况范围内能实现低NO_(x)和CO的甘油高效稳定燃烧。

关键词：精甘油雾化空燃比 OH*荧光信号 piv流场污染物排放

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多尺寸颗粒堆积床内过滤燃烧特性的实验与数值模拟研究

多尺寸颗粒堆积床内过滤燃烧特性的实验与数值模拟研究

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作者：尹智成江苏大学

学位级别：硕士

随着时代的发展,能源的消耗成为了经济发展的重要支撑,同时,能源低效利用以及由此带来的环境污染制约着经济的持续增长。为了实现经济与环境的协调发展,必须开发高效率、低排放的燃烧技术。多孔介质燃烧(PMC)是一种新型的燃烧技术,火焰... 详细信息

随着时代的发展,能源的消耗成为了经济发展的重要支撑,同时,能源低效利用以及由此带来的环境污染制约着经济的持续增长。为了实现经济与环境的协调发展,必须开发高效率、低排放的燃烧技术。多孔介质燃烧(PMC)是一种新型的燃烧技术,火焰在固体基体的多孔空隙内燃烧,与传统的自由空间燃烧相比,PMC拥有结构紧凑,功率变化范围大,排放水平低等特点。本文对多个尺寸的颗粒堆积结构进行了实验测试、数值模拟及理论分析,主要的工作由以下几个方面展开:首先,本文自行设计搭建了PMC实验平台,以有序堆积的直径为40mm、20mm的氧化铝颗粒及随机堆积的直径为5mm、10mm、15mm氧化铝颗粒为研究对象,在进行预热后实现目标工况下的自维持燃烧。通过改变入口及预热条件,测试甲烷/空气预混气体在其中进行过滤燃烧的火焰特性参数,包括:有序堆积床中燃烧稳定性及火焰移动条件、排放水平及燃烧效率,随机堆积床中燃烧波高度、火焰最高温度、火焰传播速度、排放水平等。接着,以实验中堆积模型为基础,基于Openfoam平台,利用离散元软件LIGGGHTS对颗粒的重力堆积过程进行模拟,从单元体的发射、自由下落、碰撞到最低势能点,得到与实验模型相似的几何模型重现。以CFD仿真软件Fluent 19.0为工具,建立与实验同尺寸的燃烧器,采用涡-耗散-概念(EDC)模型计算了甲烷/空气预混气体在随机堆积床中的燃烧过程,并提取一部分重要参数与实验数据进行对比验证。对堆积床中大于等于1300K且整百的温度等值面进行提取,表示燃烧的火焰面,对堆积床中温度分布、压力分布、组分分布随火焰燃烧过程的变化进行了分析。经过实验与数值模拟研究,得到以下结论:第一,基于有序堆积床的实验分析:40mm、20mm堆积床能够提供驻定火焰,火焰的驻定与移动和当量比、流速、预热区位置有关:在当量比?为0.35-0.75、入口速度V为10m/s～30m/s范围内,V小于15m/s时,?越小,火焰的移动由预热区主导;?越大,火焰在球4区驻定燃烧或回火;V大于20m/s时,火焰的移动由当量比主导,?越小,火焰越容易往下游移动;?越大,火焰越容易往上游移动,但不易产生回火现象。此外,?小于0.6时,40mm堆积床中CH转化率高于20mm堆积床;?大于0.6时,两者CH转化率相近。40mm堆积床在测试工况1(?=0.6,V=10m/s)下燃烧效率最高。第二,基于随机堆积床的实验分析:在工况4下,5mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程减小,在传播期内火焰传播速度加快;而在10mm、15mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程增大,在传播期内火焰传播速度减慢;15mm堆积床中,火焰在燃烧后期表现为堆积床内部的驻定燃烧,随着上游颗粒的温度降低,过滤燃烧的效率降低。第三,基于随机堆积床的数值分析:颗粒直径越大,火焰传播速度越慢。10mm堆积床中火焰表面积随火焰传播进行的变化最平稳。过滤燃烧初期,堆积床中压力梯度变化较快,火焰燃烧中后期,堆积床中压力梯度变化趋于稳定,5mm颗粒堆积床中压力值最大,10mm与15mm堆积床中压力分布相近。CO浓度在火焰面附近达到峰值,10mm堆积床中CO浓度峰值随火焰传播进行而降低;15mm堆积床中CO浓度峰值随火焰传播进行而微弱增大。

关键词：有序堆积床随机堆积床三维数值模拟 piv流场火焰传播

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