本文關鍵詞：高溫高壓下二元氣體擴散干涉條紋仿真

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【摘要】：能源是人類發(fā)展的動力,而燃燒是獲取能源動力的重要技術途徑。在燃燒反應中,燃料熱解產物與氧化劑間的質量傳遞與擴散,反應產物的輸運與擴散對燃燒過程均產生重要的影響。高溫高壓下二元實際氣體擴散系數(shù)是一種無論在科研還是工業(yè)生產中非常重要的參數(shù),在科學研究二元氣體擴散系數(shù)可以建立精確的煤粉燃燒氣化模型用于數(shù)值模擬,指導實驗;在工業(yè)生產方面可以用于改進燃煤技術(如煤氣化,鍋爐燃燒設計等)。而且現(xiàn)有文獻中的二元氣體擴散系數(shù)計算模型都建立在理想氣體狀態(tài)方程的條件下,這對高溫高壓下二元氣體擴散系數(shù)估算會造成相當大誤差。首先綜述了激光全息干涉技術在科研中的廣泛應用以及大剪切量激光干涉法在本實驗中優(yōu)勢。其次介紹高壓下二元氣體擴散系數(shù)的各種主要方法,對比分析了它們的優(yōu)缺點,給本文一些參考價值;在確定采用剪切激光干涉法后,為適應高溫高壓的氣體氛圍,改進了雙容積球形閥式擴散槽及其他元件的設計改進后;最后,構建了高溫高壓下二元實際氣體擴散系數(shù)激光橫向大剪切雙容積法數(shù)學模型,在MATLAB中編制程序,模擬二元組合氣體(O2-CO2、O2-CO2、CO2-CO、O2-CH4、CO-H2)的擴散現(xiàn)象,輸出干涉條紋;計算得到橫向偏移量s對干涉條紋級數(shù)整體增加a值,對干涉條紋還原計算得到組分高壓(0.1MPa至5MPa之間)高溫(1273K)氛圍下隨時間和位置變化的濃度C(x,y)云圖,二元氣體擴散系數(shù)計算模型擴展到高溫高壓(1273K,小于5MPa)的氣體狀態(tài),為建立更精確的煤粉燃燒氣化模型做一點理論基礎準備。研究結果發(fā)現(xiàn),橫向大剪切激光干涉測量二元實際氣體擴散系數(shù)精度高,濃度測量誤差低于1.07%,精度光學元件較少,平臺的組裝最方便簡單,元件定位和系統(tǒng)調試要求最低,能很好滿足實驗要求;二元氣體的干涉條紋密度在氣體擴散的開始階段干涉條紋密度很大,隨著二元實際氣體的擴散,干涉條紋密度會先變小,接著變大,最后涉條紋會變大越來越稀疏,直到二元實際氣體擴散結束,干涉條紋會接近背景條紋。本文是在假定二元氣體的擴散系數(shù)與密度的乘ρD是一個只與溫度相關的物理量作為基礎進行研究的,這種假設在低壓高溫的時候是成立的;但在高壓高溫(1273K)下,二元氣體的ρD并不是一個只與溫度相關的常量,這也是需要進一步研究的。
【關鍵詞】：擴散系數(shù) 高溫高壓橫向大剪切干涉 MATLAB仿真
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK16;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 國內外研究概況10-11
• 1.3 研究的主要內容11-14
• 2 擴散系數(shù)激光干涉測量14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 全息技術的原理14-16
• 2.3 全息干涉術的發(fā)展及特點16-18
• 2.4 大剪切干涉成像原理18-21
• 2.5 本章小結21-22
• 3 光學測試平臺22-31
• 3.1 擴散槽結構22-23
• 3.2 實驗光路23-24
• 3.3 光學測試平臺24-30
• 3.4 本章小結30-31
• 4. 二元實際氣體擴散系數(shù)計算數(shù)學模型31-39
• 4.1 擴散系數(shù)理論推導31-33
• 4.2 高壓下氣體擴散系數(shù)計算方法33-37
• 4.3 本章小結37-39
• 5 模擬仿真結果39-55
• 5.1 引言39-40
• 5.2 干涉條紋40-50
• 5.3 干涉條紋處理50-53
• 5.4 擴散系數(shù)結果比較53
• 5.5 本章小結53-55
• 6 全文結論及展望55-57
• 6.1 本文總結55-56
• 6.2 進一步工作與展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 附錄 162-63
• 附錄2在校期間科研成果63

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 彭仁軍,吳健;環(huán)狀干涉條紋成像技術的實驗研究[J];強激光與粒子束;2003年07期

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本文編號：906817