發(fā)布時(shí)間：2020-10-29 17:02

　　 當(dāng)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(guān)注,因此以氫燃料為設(shè)備提供動(dòng)力具有很大的應(yīng)用前景。此外稀薄燃燒技術(shù)可以提高氫內(nèi)燃機(jī)的燃燒效率,對于降低氮氧化物排放也有很大的作用。貧燃?xì)?空氣預(yù)混燃燒傳播速度較慢,湍流預(yù)混燃燒是其速燃的關(guān)鍵,因此開展湍流環(huán)境下貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混燃燒特性的基礎(chǔ)研究對指導(dǎo)氫內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)具有深遠(yuǎn)的意義。湍流預(yù)混燃燒過程的基礎(chǔ)研究已進(jìn)行幾十年,但因湍流環(huán)境自身具備復(fù)雜性,隨機(jī)性,很難對湍流作用與化學(xué)作用進(jìn)行解耦,因此大多數(shù)學(xué)者停留在火焰圖像的簡單測量。故而,有關(guān)湍流相關(guān)的理論分析以及深入研究還存在很大的欠缺,在當(dāng)今時(shí)代背景下,著眼于科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展的未來,本文對常溫、不同初始壓力、湍流強(qiáng)度以及燃空當(dāng)量比的貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰燃燒特性進(jìn)行進(jìn)一步的分析、研究,本文主要研究內(nèi)容如下:首先,對定容燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。解決了湍流營造過程中的電動(dòng)機(jī)震蕩以及側(cè)壁點(diǎn)火,提高了紋影-高速攝影系統(tǒng)的拍攝質(zhì)量。有效的調(diào)試并處理貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混燃燒火焰圖像里基本參數(shù)的提取以及計(jì)算。其后,研究了貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)特性的影響因素,對不同湍流氛圍內(nèi)貧燃?xì)?空氣預(yù)混火焰失穩(wěn)特性進(jìn)行了研究,研究了燃空當(dāng)量比和湍流強(qiáng)度對貧燃?xì)?空氣預(yù)混火焰失穩(wěn)肇點(diǎn)的影響規(guī)律。對火焰結(jié)構(gòu)特征參數(shù)褶皺比和拉伸率的變化規(guī)律進(jìn)行了定量分析。并同時(shí)進(jìn)行了貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘南嚓P(guān)研究,分析湍流預(yù)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?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰?zhèn)鞑ニ俣群拖鄬θ紵�速度隨火焰半徑的變化規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的分析,揭示了湍流流動(dòng)對貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊憴C(jī)制;且對貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰加速特性進(jìn)行了相關(guān)研究,計(jì)算了加速指數(shù)并針對常溫常壓條件下分析了加速指數(shù)隨燃空當(dāng)量比、湍流強(qiáng)度的變化規(guī)律。最后,對貧燃?xì)?空氣湍流預(yù)混火焰燃燒速度理論計(jì)算模型進(jìn)行了研究,將實(shí)驗(yàn)值與貧燃?xì)?空氣湍流燃燒速度理論計(jì)算模型值進(jìn)行對比,并對其修正因子進(jìn)行校正,并驗(yàn)證修正模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(yù)混火焰進(jìn)行了分析，結(jié)果表明伴隨著火焰?zhèn)鞑??火焰會(huì)變形成為一種不穩(wěn)定的火焰結(jié)構(gòu)，并且在管道內(nèi)小尺度渦團(tuán)成為大尺度渦??團(tuán)時(shí)，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(yù)混氣體火焰的結(jié)構(gòu)特性。???圖ｉ－ｉ火焰陣面結(jié)構(gòu)變化過程［１４］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｈａｎｇｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｆｌａｍｅ?ｆｒｏｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??杜青等人［１６］基于自行設(shè)計(jì)的以光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)速６００？１１００）和高速攝像機(jī)的??試驗(yàn)系統(tǒng)，得到了湍流預(yù)混燃燒的火焰結(jié)構(gòu)圖像（如圖１－２）�；�于修正數(shù)盒子法的??分形維數(shù)處理方法來處理火焰圖像，研宄出了分形維數(shù)這一參數(shù)對湍流預(yù)混燃燒??火焰結(jié)構(gòu)褶皺程度變化規(guī)律的影響。??義＾Ｑ?Ｅ３??齡■?□?□?：ａ??圖１－２光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)及湍流預(yù)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(huì)明顯減弱。甲烷／空氣質(zhì)量濃度當(dāng)量比達(dá)到１．０６時(shí)，預(yù)混氣體充分燃??燒，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快，預(yù)熱區(qū)厚度達(dá)到最小值，火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c預(yù)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(zhì)量濃度當(dāng)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(yù)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＼?

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本文編號：2861197