碳黑造成環(huán)境污染,同時可吸入的碳黑顆粒嚴重危害人類健康。在燃燒過程中,碳黑對火焰的形態(tài)及傳熱特性有重要的影響。浮力主導的湍流燃燒是一種常見的燃燒形式,探究其火焰的碳黑特性、燃燒特性特性與燃料性質之間的關系對于理解其燃燒過程以及碳黑排放控制領域有著重要的指導意義。本文使用丙烷/氮氣混合燃料,通過改變丙烷比例的方式改變燃料性質,使用近年來發(fā)展的激光誘導白熾光技術探究不同燃料性質下的碳黑特性,并探究其火焰形態(tài)與輻射特性,揭示其與燃料性質的關系,并基于理論分析建立相應預測模型。1.浮力主導的丙烷/氮氣湍流擴散火焰的碳黑面特性研究搭建了激光誘導白熾光實驗系統(tǒng),開展了白熾光信號標定實驗,并應用于浮力主導的丙烷/氮氣湍流擴散火焰的碳黑面特性研究。通過將碳黑面進行等效處理,研究了碳黑面數(shù)量、形態(tài)及空間分布特征。結果表明碳黑面的數(shù)量、面積、位置及內部碳黑體積分數(shù)均與丙烷比例相關。隨著丙烷比例減小,火焰內碳黑面數(shù)量減小,且其分布規(guī)律發(fā)生變化,同時等效橢圓長軸和短軸的平均值在高度較低區(qū)域隨丙烷比例減小而減小,而在較高位置的值呈相反趨勢,且碳黑面整體遠離火焰軸線,碳黑面內的碳黑體積分數(shù)逐漸減小。在火焰內部,碳... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 湍流擴散火焰碳黑特性研究
        1.2.2 浮力主導的氣體混合燃料湍流擴散火焰燃燒特性研究
    1.3 本文主要研究思路及內容
        1.3.1 已有研究不足
        1.3.2 研究內容與技術路線
    1.4 章節(jié)安排
    參考文獻
第2章 實驗裝置系統(tǒng)設計
    2.1 引言
    2.2 燃燒實驗裝置系統(tǒng)
        2.2.1 氣體燃燒器設計
        2.2.2 測量系統(tǒng)組成
    2.3 激光誘導白熾光系統(tǒng)
        2.3.1 激光誘導白熾光法原理
        2.3.2 激光誘導白熾光系統(tǒng)組成
    2.4 激光消光系統(tǒng)
        2.4.1 激光消光法原理
        2.4.2 激光消光系統(tǒng)組成
    2.5 本章小結
    參考文獻
第3章 浮力主導的丙烷/氮氣湍流擴散火焰的碳黑面特性研究
    3.1 引言
    3.2 LII信號標定
        3.2.1 LII信號標定原理
        3.2.2 實驗設計及參數(shù)設置
        3.2.3 實驗結果與分析
    3.3 湍流火焰碳黑面特性研究
        3.3.1 實驗設計
        3.3.2 湍流火焰碳黑面研究方法分析
        3.3.3 實驗結果與分析
    3.4 本章小結
    參考文獻
第4章 浮力主導的丙烷/氮氣湍流擴散火焰的碳黑體積分數(shù)特性研究
    4.1 引言
    4.2 實驗結果與分析
        4.2.1 碳黑體積分數(shù)分布特征
        4.2.2 碳黑體積分數(shù)峰值
        4.2.3 碳黑體積分數(shù)平均值
        4.2.4 碳黑體積分數(shù)均方根
        4.2.5 碳黑間歇率
        4.2.6 碳黑體積分數(shù)波動強度
        4.2.7 碳黑體積分數(shù)概率密度函數(shù)
        4.2.8 碳黑體積
    4.3 本章小結
    參考文獻
第5章 浮力主導的丙烷/氮氣湍流擴散火焰的形態(tài)及傳熱特性研究
    5.1 引言
    5.2 實驗設計
    5.3 實驗結果與分析
        5.3.1 火焰形態(tài)
        5.3.2 火焰脈動頻率
        5.3.3 火羽流軸線溫度
        5.3.4 火焰輻射分數(shù)
    5.4 本章小結
    參考文獻
第6章 結論與展望
    6.1 本文主要結論
    6.2 本文主要創(chuàng)新點
    6.3 未來工作展望
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]提高“21世紀災害”應急管理能力——對美國加州森林大火的思考[J]. 王宏偉.  中國應急管理. 2018(11)
[2]痛惜! 巴西國家博物館發(fā)生大火[J]. 邱環(huán).  中國消防. 2018(09)
[3]基于激光誘導熾光法的柴油噴霧燃燒碳煙生成特性[J]. 陳亮,成曉北,顏方沁,鄭亮,王志.  內燃機學報. 2012(05)

博士論文
[1]不同受限條件下雙方形對稱火源相互作用燃燒行為研究[D]. 萬華仙.中國科學技術大學 2018
[2]單液滴與著火液體相互作用動力學特性研究[D]. 徐明俊.中國科學技術大學 2018
[3]橫向風條件下射流擴散火焰形態(tài)與燃燒特性研究[D]. 王靜舞.中國科學技術大學 2017
[4]用激光誘導熾光法研究燃燒過程中的碳煙生成特性[D]. 鄭亮.清華大學 2014

碩士論文
[1]氧濃度對甲烷/乙烯層流擴散火焰中碳煙生成及溫度的影響[D]. 曹文健.安徽工業(yè)大學 2018



本文編號：3464715