【摘要】：氫氣球形膨脹火焰一直是燃燒研究領(lǐng)域非常重要的研究方向,研究氫氣球形膨脹火焰則因?yàn)闅錃庾陨頍嶂蹈�、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)更具現(xiàn)實(shí)意義。大量研究發(fā)現(xiàn),氫氣球形膨脹火焰在發(fā)展到一定尺度之后,其表面會(huì)逐漸產(chǎn)生胞狀化裂紋,當(dāng)胞狀化裂紋布滿(mǎn)火焰表面時(shí)火焰會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn),其后火焰速度增長(zhǎng)趨勢(shì)會(huì)明顯加快,同時(shí)火焰表面胞狀化程度明顯提高,一段時(shí)間后火焰表面胞狀化程度與火焰速度增長(zhǎng)趨勢(shì)均趨緩。對(duì)于氫氣球形膨脹火焰的研究多集中于稀氫燃燒條件下,為了更全面的研究氫氣球形膨脹火焰,本文研究了富氫燃燒條件(Le_(eff)1)下氫氣球形膨脹火焰的不穩(wěn)定性與胞狀化特性,并探索了上述規(guī)律與稀氫燃燒條件下有何差別。針對(duì)之前研究較少定量評(píng)價(jià)氫氣球形膨脹火焰不穩(wěn)定性與胞狀化特性的情況,本文使用圖像識(shí)別程序識(shí)別了氫氣球形膨脹火焰輪廓以及表面裂紋,同時(shí)變動(dòng)當(dāng)量比與初始?jí)毫?使用火焰速度、臨界胞狀化半徑、火焰表面裂紋總長(zhǎng)度和平均火焰細(xì)胞半徑等一系列指標(biāo)互相結(jié)合分析了氫氣球形膨脹火焰的典型發(fā)展過(guò)程,并探究了在富氫燃燒條件下,氫氣球形膨脹火焰在不同當(dāng)量比(1.0、1.2、1.4、1.6)和初始?jí)毫?5bar、8bar、10bar、12bar)下不穩(wěn)定性與胞狀化特性有何變化。試驗(yàn)結(jié)果表明,在富氫燃燒條件下,氫氣球形膨脹火焰失穩(wěn)時(shí)刻顯著晚于稀氫燃燒時(shí),且火焰速度曲線在自加速之后能明顯觀察到振蕩現(xiàn)象,而稀氫燃燒條件下并不能觀察到振蕩現(xiàn)象。氫氣球形膨脹火焰是否發(fā)生失穩(wěn)會(huì)明顯影響到其火焰速度,全程未失穩(wěn)氫氣球形膨脹火焰平均火焰速度遠(yuǎn)小于失穩(wěn)氫氣球形膨脹火焰速度,且其火焰速度全程緩慢增加并無(wú)自加速以及振蕩階段;增大當(dāng)量比能明顯抑制氫氣球形膨脹火焰失穩(wěn),火焰表面裂紋總長(zhǎng)度減少,平均火焰細(xì)胞半徑明顯增大,在當(dāng)量比大于1.2時(shí)還使火焰速度減慢;增大初始?jí)毫δ苊黠@促進(jìn)氫氣球形膨脹火焰失穩(wěn),火焰表面裂紋總長(zhǎng)度增加,平均火焰細(xì)胞半徑明顯減小,并使火焰速度單調(diào)增大;而在臨界胞狀化半徑R_c時(shí)的Peclet數(shù)僅隨當(dāng)量比變化,與初始?jí)毫o(wú)關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TK16
【圖文】：

并探索出了多種不穩(wěn)定機(jī)制。在火焰表面逐漸分裂成為很多焰表面會(huì)存在很多的褶皺，而火焰“細(xì)胞”的表面也往往是凸起的火焰面積增大，因此火焰整體速度會(huì)加快。在火焰半徑逐漸增大的火焰表面發(fā)生胞狀化現(xiàn)象，這些火焰“細(xì)胞”的產(chǎn)生使火焰速度變這一火焰速度加大的現(xiàn)象即所謂的火焰自加速現(xiàn)象。對(duì)球形膨脹預(yù)混火焰的研究都是從對(duì)層流預(yù)混火焰的研究基礎(chǔ)要研究球形膨脹預(yù)混火焰必須先了解層流預(yù)混火焰的基本理論，從層流預(yù)混火焰和球形膨脹預(yù)混火焰兩個(gè)方面闡述國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)形膨脹預(yù)混火焰理論）層流預(yù)混火焰理論1.1 是一維穩(wěn)態(tài)層流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)示意圖，從左到右依次是未燃區(qū)，應(yīng)區(qū)，產(chǎn)物區(qū)。整個(gè)過(guò)程如圖所示，左邊未燃區(qū)的未燃?xì)怏w從上游

圖 1.2 Markstein 數(shù)隨當(dāng)量比 Φ 的變化情況到的規(guī)律是分子量的大小確實(shí)會(huì)影響馬克斯坦數(shù) M子量大于空氣分子量的燃料種類(lèi)，馬克斯坦數(shù)隨著子量小于空氣分子量的燃料種類(lèi)，馬克斯坦數(shù)則隨ld 和 Matalon[12]還推導(dǎo)了不同燃料的馬克斯坦數(shù)計(jì)算與燃料分子的熱擴(kuò)散高度相關(guān)，式中 為有效路提到。是澤爾多維奇數(shù)（Zel’dovich number），Ta的溫度，E 是活化能，R0是氣體常數(shù)。坦數(shù)的計(jì)算公式，Paul 和 Forman[13]也給出了他們的

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文差異造成了他們必將在整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中保持不了平衡，而這種不平衡又會(huì)對(duì)火焰溫度造成影響，最終的結(jié)果就是火焰速度會(huì)受到這種不平衡的明顯影響。為了評(píng)價(jià)這種熱質(zhì)擴(kuò)散不平衡現(xiàn)象并量化其影響大小，研究人員定義了一個(gè)新的無(wú)量綱數(shù)——Lewis 數(shù)，其具體公式如式 1.10 所示。thije=DLD（1.10）其中， h 表示未燃混合物的熱擴(kuò)散系數(shù)， 表示反應(yīng)物的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)。決定整個(gè)反應(yīng)體系有效路易斯數(shù) 的有兩個(gè)部分，一部分是燃料的路易斯數(shù) ，另一部分則是氧化劑的路易斯數(shù) 。大量試驗(yàn)證明，當(dāng)量比會(huì)改變反應(yīng)體系中燃料濃度和氧化劑影響化學(xué)反應(yīng)速度的強(qiáng)弱對(duì)比關(guān)系，當(dāng)量比小于 1 時(shí)，決定有效路易斯數(shù) 的主要是燃料的路易斯數(shù) ，當(dāng)量比大于 1 時(shí)，決定有效路易斯數(shù) 的

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 鄧鵬;黃榮華;張永林;馬寅杰;;一種預(yù)混燃燒加熱式定容燃燒彈的研發(fā)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃勝;球形膨脹預(yù)混火焰胞狀化過(guò)程量化分析及自加速規(guī)律試驗(yàn)研究[D];華中科技大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李龍歡;球形火焰半徑測(cè)量技術(shù)研究及計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2784856