發(fā)布時間：2020-10-21 20:13

　　 貧燃預(yù)混燃燒(Lean Premixed Combustion,LPC)是在低于正�；瘜W(xué)當(dāng)量比下進(jìn)行的新型清潔燃燒技術(shù),可以有效降低氮氧化物、碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉呐欧帕�。近年�?隨著天然氣、氫氣、合成氣等清潔能源的開發(fā)利用,貧燃預(yù)混燃燒的不穩(wěn)定性問題(如熱聲振蕩、吹熄、回火等)成為研究熱點。貧燃預(yù)混燃燒中火焰宏觀形態(tài)的轉(zhuǎn)變被認(rèn)為是燃燒不穩(wěn)定出現(xiàn)的前兆,本論文在充分文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,設(shè)計完成了貧燃預(yù)混旋流燃燒實驗數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),開展了2DPIV和OH*-Chemiluminescence火焰自發(fā)光聯(lián)合激光診斷實驗,編制了數(shù)字圖像分析處理程序,提取了燃燒特性參數(shù),研究了火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變與貧燃吹熄不穩(wěn)定性之間的作用機(jī)理。本文的主要工作和成果如下:(1)設(shè)計完成了貧燃預(yù)混旋流燃燒實驗據(jù)采集和控制系統(tǒng),該系統(tǒng)可以實時顯示和記錄噴嘴上下游的氣體壓力和溫度;監(jiān)測和控制電動三通閥的閥門開度以獲取合適的示蹤粒子濃度。(2)開展了2DPIV和OH*-Chemiluminescence火焰自發(fā)光聯(lián)合激光診斷實驗,實驗發(fā)現(xiàn)火焰宏觀形態(tài)隨當(dāng)量比降低發(fā)生顯著變化,依次為“緊縮”形、“M”形、“V”形和“柱”形�；跀�(shù)字圖像分析方法計算了反應(yīng)進(jìn)程變量和火焰表面密度,火焰表面密度與反應(yīng)進(jìn)程變量呈線性相關(guān),即火焰表面密度隨進(jìn)程變量的降低而降低。特別的,在當(dāng)量比為0.50~0.60的區(qū)間內(nèi)、火焰呈現(xiàn)“M”與“V”型轉(zhuǎn)變時,火焰表面密度下降幅度超過80%,出現(xiàn)明顯下躍,此后即發(fā)生火焰吹熄,據(jù)此可將火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變作為吹熄不穩(wěn)定性的預(yù)判準(zhǔn)則。(3)針對旋流火焰,研究了流場與反應(yīng)熱釋放對火焰應(yīng)變的耦合影響規(guī)律及貧燃預(yù)混燃燒火焰吹熄不穩(wěn)定性誘發(fā)機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),隨著當(dāng)量比降低,旋流火焰面由最初遠(yuǎn)離位于內(nèi)外剪切層的高渦量區(qū)域,到逐漸與高渦量區(qū)域重疊,使得火焰面承受較大的拉伸應(yīng)變�；鹧孀畲罂赡軕�(yīng)變?_(ma) _x隨當(dāng)量比的降低而降低,但同時火焰熄滅拉伸率?_(ext)也大幅降低,據(jù)此將兩者的比值?_(ma) _x?_(ext)作為衡量火焰吹熄的特征量。比值越大,旋流火焰越易于發(fā)生局部拉伸斷裂,最終造成火焰面整體脫離鈍體,發(fā)生吹熄。本文的研究有助于揭示火焰面與流場的相互作用規(guī)律,優(yōu)化燃燒室安全運行區(qū)間。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK16
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 燃?xì)廨啓C(jī)低污染清潔燃燒技術(shù)
    1.2 貧燃預(yù)混燃燒不穩(wěn)定性研究進(jìn)展綜述
        1.2.1 熱聲耦合振蕩
        1.2.2 貧燃火焰吹熄
        1.2.3 火焰形態(tài)與燃燒穩(wěn)定性之間的關(guān)聯(lián)
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 實驗系統(tǒng)與測試方法
    2.1 燃燒室系統(tǒng)
    2.2 管路及輔助系統(tǒng)
    2.3 信號采集及控制系統(tǒng)
*-Chemiluminescence系統(tǒng)'>    2.4 PIV及 OH^*-Chemiluminescence系統(tǒng)
        2.4.1 PIV系統(tǒng)
*-Chemiluminescence系統(tǒng)'>        2.4.2 OH^*-Chemiluminescence系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
3 貧燃預(yù)混旋流燃燒火焰特性與宏觀轉(zhuǎn)變
    3.1 火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變
        3.1.1 實驗條件
        3.1.2 火焰宏觀形態(tài)轉(zhuǎn)變
    3.2 數(shù)字圖像分析方法
        3.2.1 火焰鋒面提取
        3.2.2 反應(yīng)進(jìn)程變量計算
        3.2.3 火焰表面密度計算
    3.3 旋流火焰燃燒特性參數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
4 貧燃預(yù)混旋流燃燒的吹熄不穩(wěn)定性
    4.1 火焰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變瞬態(tài)分析
    4.2 火焰面與流場的相互作用
        4.2.1 不同當(dāng)量比下的燃燒速度場
        4.2.2 不同當(dāng)量比下的渦量場
        4.2.3 不同當(dāng)量比下的火焰應(yīng)變率
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
max計算程序'>附錄 A Κ_max計算程序
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2850551