【摘要】：燃?xì)廨啓C(jī)是一種將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力裝置,在工業(yè)上有著非常廣泛的應(yīng)用。發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)保障國家國防安全和能源安全、改善能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境有著重要的戰(zhàn)略意義。國家近年來設(shè)立重大專項(xiàng)來自主研發(fā)燃?xì)廨啓C(jī),而要發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī),基礎(chǔ)研究必須先實(shí)施�；鹧娴囊恍┨匦园ㄐ螒B(tài)尺寸、振蕩特性、污染物排放等是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室基礎(chǔ)研究領(lǐng)域所關(guān)心的重要問題。本文對(duì)這三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行探索,主要通過搭建燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,并在部分內(nèi)容上采用數(shù)值計(jì)算和理論分析的方法。取得的主要結(jié)論如下:在火焰形態(tài)尺寸方面,研究了運(yùn)行參數(shù)對(duì)火焰的形狀和尺寸的影響。發(fā)現(xiàn)隨著燃料質(zhì)量流量增大,火焰形狀變得更長更寬,火焰長度增大并且與燃料質(zhì)量流量具有線性關(guān)系;隨著燃燒室壓力增大,火焰形狀變短變寬,火焰長度減小并且與壓力呈冪函數(shù)的關(guān)系;隨著一次空氣質(zhì)量流量增大,火焰形狀變得更短更窄;隨著噴嘴出口速度增大,火焰長度和寬度基本保持不變。將運(yùn)行工況的影響因素結(jié)合起來考慮得出,隨著一次空燃比增大,火焰長度和火焰寬度總體上減小。數(shù)值計(jì)算和理論分析方法均對(duì)火焰形狀和尺寸的變化趨勢進(jìn)行了良好的預(yù)測。在火焰振蕩特性方面,首先分析了火焰振蕩的動(dòng)力學(xué),并研究了運(yùn)行參數(shù)對(duì)火焰振蕩特性的影響。發(fā)現(xiàn)隨著燃料質(zhì)量流量增大,振蕩頻率增大,振蕩幅值減小;隨著燃燒室壓力增大,振蕩頻率減小,振蕩幅值均勻地增大;隨著一次空氣頃量流量增大,振蕩頻率減小,振蕩幅值呈非單調(diào)變化;隨著噴嘴出口速度增大,振蕩頻率近似線性地減小,振蕩幅值幾乎不發(fā)生變化。相比于無旋流燃燒的單峰頻譜,旋流燃燒的頻譜具有多個(gè)峰值:并且旋流燃燒的振蕩頻率對(duì)運(yùn)行工況更加敏感,容易隨著運(yùn)行工況發(fā)生變化。其次分析了火焰參數(shù)的振蕩特性,發(fā)現(xiàn)幾乎每條火焰參數(shù)的頻譜都有兩個(gè)基頻;并推斷出火焰在寬度方向上的振蕩要遠(yuǎn)強(qiáng)于在長度方向的振蕩,所以火焰振蕩主要?dú)w因于在寬度方向上的振蕩。然后對(duì)振蕩參數(shù)進(jìn)行了空間分析和總體分析,使用變異系數(shù)來表征振蕩強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)火焰邊緣處振蕩最快且振蕩強(qiáng)度最強(qiáng);在更高的燃料質(zhì)量流量下,數(shù)吊分布逐漸趨于正態(tài)分布。在污染物排放方面,首先實(shí)驗(yàn)研研究了燃燒室壓力對(duì)污染物NO及CO排放的影響。發(fā)現(xiàn)隨著燃燒室壓力P的增大,NO減小并正比于P-0.53 這主要?dú)w因于總體火焰停留時(shí)間的影響,NO近似止比于總體停留時(shí)間;CO減小并正比于PP-0.35。然后數(shù)值研究了反應(yīng)機(jī)理對(duì)高壓NO排放計(jì)算的影響及快速型NO的計(jì)算。發(fā)現(xiàn)GRI3.0機(jī)理的簡化機(jī)理Skeletal mech在更短的計(jì)算時(shí)間內(nèi)(GRI3.0的一半)很好地再現(xiàn)了 GRI3.0對(duì)NO排放的預(yù)測;而在相同的計(jì)算時(shí)間內(nèi),GRI3.0 modified 比GR13.0的預(yù)測準(zhǔn)確度更高。加法和減法用于計(jì)算快速型NO的準(zhǔn)確性得到了驗(yàn)證。NCN子機(jī)理的快速型NO生成率高于HCN子機(jī)理,前者的出口濃度比后者高一倍。
【圖文】：

湍流非預(yù)混火焰的幾何特性己被廣泛研究，本研究所考慮的幾何特性包括逡逑火焰形狀、火焰長度、火焰寬度火焰中心、火焰中心長度等。逡逑在這些特性中，本文主要側(cè)重于火焰長度ｉ／�；鹧娉叽绲亩x如圖１－５所示，根據(jù)逡逑經(jīng)典的定義，火焰長度＆為燃燒器出口到化學(xué)當(dāng)量線軸點(diǎn)之間的距離。對(duì)于過度通逡逑Ｒ的火焰，即燃燒環(huán)境中的空氣超過當(dāng)量空氣時(shí)，火焰長度／／可以用式（１－１）來描述。逡逑（Ｊ＞（ｒ邋＝邋０．ｘ＝邋Ｌｆ邋）＝＼邐（１－１）逡逑火炮中心逡逑＊－“．一？■逡逑Ｉ邋Ｌ逡逑Ｊ＿邋Ｗｉ逡逑—燃燒器逡逑圖１－５火焰的尺寸及位置示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－５邋Ｆｌａｍｅ邋ｓｉｚｅ邋ａｎｄ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑火焰寬度Ｗ定義為火焰最寬位置處的寬度，即最大火焰直徑�；鹧嬷行挠糜诩义襄从郴鹧嫖恢�，通過將火焰考慮為一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)的確定借助／也心的概念。為逡逑了計(jì)算火焰中心，火焰圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)視為一個(gè)局部位置，每個(gè)像素的強(qiáng)度則逡逑視為質(zhì)量，從而就能采用計(jì)算重心的方法類似地得到火焰中心�；鹧嫖恢糜没鹧嬷绣义闲拈L度＾表示，其定義為燃燒器噴嘴出口到火焰中心的距離。逡逑８逡逑

逡逑圖２－１燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖１ｍ］逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ邋ｔｅｓｔ邋ｒｉｇ１１１－１逡逑＿邋４，．遍逡逑n牛�，｀嵑、霸、ｉ辶x希掊危у澹殄義蟸栧義賢跡玻踩忌帳笛樘ㄊ滴锿煎義希疲椋紓澹玻插澹校瑁錚簦镥澹錚駑澹簦瑁邋澹悖錚恚猓酰螅簦椋錚鑠澹簦澹螅翦澹潁椋玨義希玻橙忌障低沖義希玻常斃魅忌掌韉納杓票塵板義匣鷓嫻母呶榷ㄐ院偷臀廴九歐乓恢筆槍ひ等忌掌魃杓普咼親非蟮鬧匾勘輳皰義涎嫻奈榷ㄐ允侵溉忌湛梢栽詮惴旱腦誦泄た齜段諼榷ń�，，其主要取决诱岟动、辶x希玻懼義

本文編號(hào)：2664620