湍流预混火焰熄灭特性的实验研究

IMECH-IR > 微重力重点实验室

	湍流预混火焰熄灭特性的实验研究
英文题名	An Experimental Study on the Extinction of Turbulent Premixed Flames
	王绥德
导师	王双峰
	2014
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	一般力学与力学基础
摘要	由于在实际应用和燃烧基础理论方面的重要性，对湍流预混火焰熄灭问题的研究不断发展。然而，由于实验数据有限，且数据缺少一致性，人们对湍流火焰熄灭机理的理解还远不完善。本文利用自行研制的对冲火焰实验系统，对贫燃料湍流预混火焰的熄灭特性进行研究，同时将实验结果与前人实验数据和有关理论模型进行对比，探讨湍流预混火焰的熄灭机理。 1、研究平均拉伸和湍流拉伸对湍流预混火焰熄灭的作用。主要是采用不同的喷口间距、平均射流速度、燃料/空气化学当量比和不同的湍流强度，进行了贫甲烷/空气和贫丙烷/空气湍流火焰的熄灭实验，获得不同熄灭当量比对应的流场平均拉伸率和湍流拉伸率。结果表明，随着平均拉伸率或湍流拉伸率的增大，火焰的熄灭当量比随之增大；将总拉伸率与层流火焰的熄灭拉伸率进行对比，发现层流火焰熄灭边界位于湍流火焰熄灭边界的上方，而且随着熄灭当量比的增大，湍流火焰熄灭边界与层流火焰熄灭边界之间的距离增加。 2、研究Lewis数对湍流预混火焰熄灭的影响。对比了甲烷/空气火焰与丙烷/空气火焰的熄灭拉伸率，以及两种火焰熄灭时的拉伸参数。结果表明Lewis数对火焰熄灭的拉伸参数有明显影响：对于Le<1的贫甲烷/空气火焰，其Karlovitz参数随熄灭当量比的增大而增大，这与前人结果的趋势相同，但在数值上有差异，其原因可能是流场中存在平均拉伸的作用；对于Le>1的贫丙烷/空气湍流预混火焰，Karlovitz数基本不随当量比变化，约为0.3。 3、研究辐射热损失对湍流预混火焰熄灭的作用。主要是在甲烷/空气中加入二氧化碳或氮气以改变预混火焰的基本特性和辐射特性，并分析其对火焰熄灭极限的影响。实验结果表明，加入二氧化碳或氮气后湍流火焰熄灭时的总拉伸率降低，当辐射和拉伸作用导致火焰的热损失足够大时，湍流火焰发生熄灭。进一步利用前人提出的理论模型对实验数据进行处理，定性地检验了湍流预混火焰熄灭的辐射热损失机理。
索取号	31113
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/48992
专题	微重力重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	王绥德. 湍流预混火焰熄灭特性的实验研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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