當今世界化石能源越來越匱乏,自然環(huán)境也面臨巨大的破壞,氫能作為一種清潔無污染能源受到了廣泛的關注,因此以氫燃料為設備提供動力具有很大的應用前景。此外稀薄燃燒技術可以提高氫內燃機的燃燒效率,對于降低氮氧化物排放也有很大的作用。貧燃氫-空氣預混燃燒傳播速度較慢,湍流預混燃燒是其速燃的關鍵,因此開展湍流環(huán)境下貧燃氫-空氣湍流預混燃燒特性的基礎研究對指導氫內燃機設計具有深遠的意義。湍流預混燃燒過程的基礎研究已進行幾十年,但因湍流環(huán)境自身具備復雜性,隨機性,很難對湍流作用與化學作用進行解耦,因此大多數學者停留在火焰圖像的簡單測量。故而,有關湍流相關的理論分析以及深入研究還存在很大的欠缺,在當今時代背景下,著眼于科學、可持續(xù)發(fā)展的未來,本文對常溫、不同初始壓力、湍流強度以及燃空當量比的貧燃氫-空氣湍流預混火焰燃燒特性進行進一步的分析、研究,本文主要研究內容如下:首先,對定容燃燒實驗系統(tǒng)進行改進。解決了湍流營造過程中的電動機震蕩以及側壁點火,提高了紋影-高速攝影系統(tǒng)的拍攝質量。有效的調試并處理貧燃氫-空氣湍流預混燃燒火焰圖像里基本參數的提取以及計算。其后,研究了貧燃氫-空氣湍流預混火焰結構特性的影響因素,對不同湍流氛圍內貧燃氫-空氣預混火焰失穩(wěn)特性進行了研究,研究了燃空當量比和湍流強度對貧燃氫-空氣預混火焰失穩(wěn)肇點的影響規(guī)律。對火焰結構特征參數褶皺比和拉伸率的變化規(guī)律進行了定量分析。并同時進行了貧燃氫-空氣湍流預混火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘南嚓P研究,分析湍流預混火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊懸蛩睾妥兓?guī)律。對不同初始條件下,貧燃氫-空氣湍流預混火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖鄬θ紵俣入S火焰半徑的變化規(guī)律進行了詳細的分析,揭示了湍流流動對貧燃氫-空氣湍流預混火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊憴C制;且對貧燃氫-空氣湍流預混火焰加速特性進行了相關研究,計算了加速指數并針對常溫常壓條件下分析了加速指數隨燃空當量比、湍流強度的變化規(guī)律。最后,對貧燃氫-空氣湍流預混火焰燃燒速度理論計算模型進行了研究,將實驗值與貧燃氫-空氣湍流燃燒速度理論計算模型值進行對比,并對其修正因子進行校正,并驗證修正模型的準確性。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK16
【部分圖文】：

先鋒等人ｎ４］對管道中的丙烷－空氣預混火焰進行了分析，結果表明伴隨著火焰?zhèn)鞑??火焰會變形成為一種不穩(wěn)定的火焰結構，并且在管道內小尺度渦團成為大尺度渦??團時，火焰從層流變成了湍流（如圖１－１所示）。孫金華等人ｔ１５］在后續(xù)也分析了管??道中不同濃度下的甲烷－空氣預混氣體火焰的結構特性。???圖ｉ－ｉ火焰陣面結構變化過程［１４］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｈａｎｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｌａｍｅ?ｆｒｏｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??杜青等人［１６］基于自行設計的以光學發(fā)動機（轉速６００？１１００）和高速攝像機的??試驗系統(tǒng)，得到了湍流預混燃燒的火焰結構圖像（如圖１－２）�；谛拚龜岛凶臃ǖ�??分形維數處理方法來處理火焰圖像，研宄出了分形維數這一參數對湍流預混燃燒??火焰結構褶皺程度變化規(guī)律的影響。??義＾Ｑ?Ｅ３??齡■?□?□?：ａ??圖１－２光學發(fā)動機及湍流預混火焰發(fā)展過程Ｉ％??Ｆｉｇ．?１－２?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｅｎｇｉｎｅ?ａｎｄ?ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ?ｐｒｅｍｉｘｅｄ?ｆｌａｍｅ??４??

變化的趨勢會明顯減弱。甲烷／空氣質量濃度當量比達到１．０６時，預混氣體充分燃??燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快，預熱區(qū)厚度達到最小值，火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c預熱區(qū)厚度存在??此消彼長的變化趨勢（如圖１－５所示）。??：?■ＨＶｉ?．ｍｍ－?＼?－ｋ畫…??ＨＨＢＨＩ??（ａ）?＃＝０．？４??圖１－５不同甲院質量濃度當量比的火焰?zhèn)鞑ゼy影圖［２２］??Ｆｉｇｌ－５．?Ｆｌａｍｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ?ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｓｓ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｒａｔｉｏ?ｏｆ?ｍｅｔｈａｎｅ??胡二江等人分析了氫氣－空氣－稀釋氣預混層流燃燒速度與馬克斯坦長度，??圖１－６分析了拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣入S燃燒火焰半徑的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)了：隨稀釋程??度的增加，氫氣－空氣－稀釋混合氣的層流燃燒速度和馬克斯坦長度都在減小，火??焰不穩(wěn)定性升高，胞狀球形膨脹火焰前鋒面處的半徑呈現(xiàn)的位置提前。??＂?〇?０?ｓ?？?０?°?°?＝?９?ａ?ａ?（＾）??１２?．?ａ?〇?？?Ｂ〇?ａｔｔ?〇?？?°?°?°?＃?ｏ?０?０??８°?°??１０?－?Ａ?Ａ??＾?６?？?９?＜ｐｔ－０＾００??４＼?

變化的趨勢會明顯減弱。甲烷／空氣質量濃度當量比達到１．０６時，預混氣體充分燃??燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快，預熱區(qū)厚度達到最小值，火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c預熱區(qū)厚度存在??此消彼長的變化趨勢（如圖１－５所示）。??：?■ＨＶｉ?．ｍｍ－?＼?－ｋ畫…??ＨＨＢＨＩ??（ａ）?＃＝０．？４??圖１－５不同甲院質量濃度當量比的火焰?zhèn)鞑ゼy影圖［２２］??Ｆｉｇｌ－５．?Ｆｌａｍｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ?ｓｃｈｌｉｅｒｅｎ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍａｓｓ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｒａｔｉｏ?ｏｆ?ｍｅｔｈａｎｅ??胡二江等人分析了氫氣－空氣－稀釋氣預混層流燃燒速度與馬克斯坦長度，??圖１－６分析了拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣入S燃燒火焰半徑的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)了：隨稀釋程??度的增加，氫氣－空氣－稀釋混合氣的層流燃燒速度和馬克斯坦長度都在減小，火??焰不穩(wěn)定性升高，胞狀球形膨脹火焰前鋒面處的半徑呈現(xiàn)的位置提前。??＂?〇?０?ｓ?？?０?°?°?＝?９?ａ?ａ?（＾）??１２?．?ａ?〇?？?Ｂ〇?ａｔｔ?〇?？?°?°?°?＃?ｏ?０?０??８°?°??１０?－?Ａ?Ａ??＾?６?？?９?＜ｐｔ－０＾００??４＼?
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 許守聰,王樂夫,李雪輝;貧燃條件下汽車尾氣凈化催化劑的研究現(xiàn)狀分析與展望[J];廣州化工;2002年01期

2 王樂夫,譚宇新,李雪輝;貧燃條件下汽車尾氣凈化銅基催化劑及催化機理的研究[J];茂名學院學報;2001年01期

3 馬承飚;林其釗;;利用敏感性分析方法簡化的貧燃甲烷氧化反應機理[J];國防科技大學學報;2017年02期

4 黃建青;李磊;蔡偉偉;;貧燃熄火實驗預測方法綜述[J];實驗流體力學;2018年02期

5 吳振宇;王成軍;王朝暉;王丹丹;;甲烷-空氣貧燃料預混燃燒的數值模擬[J];沈陽航空航天大學學報;2011年02期

6 田英,郭靈姬;貧燃條件下汽車尾氣凈化催化技術的發(fā)展與展望[J];化學工程師;2002年04期

7 譚宇新,王樂夫,紀紅兵;貧燃條件下汽車尾氣凈化催化劑的研究[J];上海環(huán)境科學;1999年09期

8 王樂夫,李雪輝,譚宇新,許守聰;貧燃條件下汽車尾氣凈化催化劑-Ag-SAPO-34的研究[J];天然氣化工;2001年01期

9 錢堅民;韓順連;劉波;;貧燃再燃技術在管式加熱爐上的應用前景[J];石油化工設備;2013年05期

10 尹娟;翁一武;;貧燃催化燃燒燃氣輪機的研究進展[J];熱能動力工程;2010年03期

相關博士學位論文 前7條

1 譚宇新;貧燃條件下汽車尾氣凈化催化劑的研究[D];華南理工大學;2000年

2 馬承飚;貧燃條件下甲烷著火的動力學機理研究[D];中國科學技術大學;2015年

3 徐侃;微小尺度燃燒中淬熄距離和貧燃極限的研究[D];中國科學技術大學;2011年

4 張揚;合成氣/空氣貧燃層流預混火焰的傳播和熄滅特性研究[D];清華大學;2014年

5 馬培勇;外置瑞士卷多孔介質燃燒器特性研究[D];中國科學技術大學;2010年

6 湯潔;非平衡等離子體增強燃燒的光譜診斷研究[D];中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所);2011年

7 崔運靜;液體燃料無焰燃燒的實現(xiàn)與特性研究[D];中國科學技術大學;2012年

相關碩士學位論文 前7條

1 姚杰;貧燃氫—空氣預混湍流火焰結構及傳播特性研究[D];北京交通大學;2018年

2 許洪雪;貧燃預混旋流火焰的非穩(wěn)態(tài)燃燒行為研究[D];大連理工大學;2014年

3 樊艷娜;貧燃旋流預混燃燒室回火行為實驗研究[D];大連理工大學;2016年

4 王海連;貧燃預混旋流燃燒不穩(wěn)定性大渦模擬[D];大連理工大學;2014年

5 黃麗華;貧燃條件下汽車尾氣中NO_x選擇催化還原的催化劑研究[D];汕頭大學;2003年

6 魏星;貧燃預混燃燒火焰形態(tài)與流場研究[D];大連理工大學;2017年

7 張棲;貧燃條件下Ag-Rh/CZA催化劑上氮氧化物的催化還原研究[D];華南理工大學;2010年

本文編號：2861197