燃烧科学与技术 /rs/oa 背压变化速率对带支板流道内流场的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201812002 为了进一步了解迟滞现象的机理,利用一个带有支板的矩形截面流道开展了动态反压特性的冷态数值仿真研究,分析了背压变化速率对流场结构的影响规律,捕获了由此引发的流动迟滞.研究结果表明,相较于稳态流动而言,在背压动态变化的条件下流场会出现明显的滞后性,背压变化速率越快滞后性越强.在固定的背压上升速率条件下,压力抬升起始位置处于匀加速运动状态,加速度与背压变化速率呈幂函数关系,在背压升高到最大值后的稳定过程中,压力抬升起始位置向上游减速运动,直至停止.在达到最大压比后的背压下降过程中,压力抬升起始位置仍然会向上游继续移动一段距离,这时若压力抬升起始位置移动到支板前缘上游,则支板前缘上游形成的激波串会稳定在支板前缘;若压力抬升起始位置未移动到支板前缘上游,则其变化路径仍与上升过程不重合,出现迟滞现象. 2020年02月15 00:00 2020年01 1 9 1741566 田 亮 1,刘宏宝 1, 2,郭赛男 1,王恩宇 1,段润泽 1 振荡燃烧火焰图像处理 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903006 应用图像 FFT、本征正交分解(POD)和动力学模态分解(DMD)3 种方法,对在振荡燃烧环境下的火焰图像进行分解,得到火焰脉动幅值、主频以及初始相位.其中通过图像 FFT 方法分析图像中每一个像素灰度值时间序列,对其进行傅里叶变换,然后得到整体火焰的振荡特性.而 POD 和 DMD 方法将每一张火焰图像视为一个样本数据,以向量的形式表达,通过线性代数和矩阵分析等理论对样本数据进行分解.DMD 和图像 FFT 两种方法得到的火焰脉动幅值和主频基本一致,可以得到单一频率(基频和各谐频)脉动特征,而 POD 方法无法将各种振荡频率对应的脉动结构进行分离,得到总的脉动结构.结果表明上述 3 种方法均可以捕捉振荡燃烧环境下火焰的主要脉动特征. 2020年02月15 00:00 2020年01 10 17 2616316 赖安卿 1,刘云鹏 2,付尧明 1,颜应文 2 煤热解过程中碱金属对碳黑形成的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201902006 通过分析担载碱金属 Na 的酸洗煤热解产物的浓度分布、化学结构与微观结构,研究碱金属对煤衍生碳黑形成的影响.结果表明煤热解产物的粒数与质量浓度分布分别在 0.12 µm 与 0.20 µm 附近存在峰值,无 Na 酸洗煤超细颗粒生成量较多;随着煤中含量增加,热解使 Na 先赋存于半焦中,抑制焦油的释放;之后过量的 Na气化并抑制焦油向碳黑转化;Na 可增加样品中含氧官能团含量,减少脂肪族化合物尤其是短链或支链化程度较高脂肪族化合物含量、增加芳香族化合物含量并降低芳香环稠化度;气化的 Na 可以造成碳黑微晶体晶格缺陷,形成一些嵌套或类晶体特异结构. 2020年02月15 00:00 2020年01 18 24 1306705 董鹤鸣,杜 谦,李 顿,崔朝阳,高建民,吴少华 二甲醚重整制氢新型催化剂的制备及活性研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903029 针对二甲醚水蒸气重整制氢中两步反应的特点,制备了 Cu-Mo2C/Al2O3 双功能催化剂.采用 XRD、SEM、TEM 及 XPS 等手段对该催化剂的形貌及结构进行表征.结果显示,Mo2C 及 Al2O3 均匀混合,催化剂表面疏松多孔;Cu 粒子均匀负载,负载 Cu 之后催化剂粒径减小,催化活性增强.性能测试显示在 400 ℃及 450 ℃反应区间二甲醚的转化率最高,接近 100%,H2 的生成速率最高能够达到 1 482 µmol/(min·g).导致催化剂活性下降的主要原因为反应系统中的水蒸气和 Mo2C 之间反应使得催化剂的表面氧物种含量大幅增加,导致催化剂表面的活性位被表面氧物种覆盖. 2020年02月15 00:00 2020年01 25 31 2122305 连晶红 1, 2,郭常青 1, 3,谭弘毅 1,张 亮 1,王志达 1,史 言 1,卢卓信 1,闫常峰 1, 2 基于小火焰生成流型模型的喷雾燃烧数值计算 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903007 基于 OpenFOAM 开发了小火焰生成流型模型,并针对 ECN(engine combustion network)Spray H(正庚烷喷雾燃烧)进行了数值模拟,研究了该模型对喷雾燃烧数值模拟的适用性.结果表明,该模型能够很好地捕捉着火延迟等特征参数.同时对比了基于 OH 质量分数和温升两种火焰浮起长度定义,结果显示前者对取值更不敏感,且能与实验更好地吻合.此外,深入分析了着火位置和燃烧发展历程,结果表明,在氧体积分数 8%和 12%工况,着火点的当量比均在 0.8 左右.对于氧体积分数 15%工况,反应进度变量集中生成的区域对应于温度峰值,燃烧最迅速区域的当量比略大于 1. 2020年02月15 00:00 2020年01 32 36 1373934 周奇艳 1,钱 勇 1,马立坤 2,吕兴才 1 温度及氧煤比对煤预燃过程中 NO/HCN 转化的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903028 为探究煤粉预燃-燃烧耦合技术的低氮机理,通过在一维管式炉上对煤粉预燃过程中温度和氧煤比对NO/HCN 的转化特性进行详细研究.实验结果表明在氧煤比为 0 和 0.1 时,随着温度升高,NO 的含量下降,而HCN 含量上升;当氧煤比进一步升高到 0.3 及以上时,随温度的升高 NO 的含量会升高,HCN 的含量先升高后降低.同时,利用 NO 生成与还原的总包反应的速率常数随温度的变化趋势,得出在高温低氧情况下 HCN 还原NO 占主导地位,在高氧情况下氧化生成 NO 占主导地位,以此来揭示 NO 的不同变化趋势. 2020年02月15 00:00 2020年01 37 41 1017981 王 帅 1,龚彦豪 1,张 浩 1,赵立鹏 2,李 勇 2,牛艳青 1,王登辉 1,惠世恩 1 空气深度分级燃烧 NOx排放特性的 CHEMKIN 模拟研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903031 利用两段 PFR 反应器构建模型在 CHEMKIN 中模拟,研究空气深度分级燃烧中各个影响因素,使用生成速率分析和敏感性分析,探求燃料 N 向 NOx 的转化路径及原因.模拟结果表明,主燃区 α 对 NOx 转化率影响较大,高温强还原氛围能明显降低 NOx 排放;改变燃烧温度降低 NOx 排放,应当考虑主燃区,而非燃尽区;当主燃区温度小于 1 500 ℃,燃尽风比率为 35%左右时,NOx 排放最低;富燃条件下 O2/CO2 燃烧增大了 OH/H,促进 NOx 生成;燃尽风位置向后移会降低 NOx 转化率,改变燃尽风氧浓度 NOx 转化率几乎不变.本文不仅扩大了前人对空气分级燃烧的研究范围,而且对于前人没有研究的影响因素给出了结果,并且进行了化学反应动力学分析,对实际锅炉运行过程中减少 NOx 排放具有指导意义. 2020年02月15 00:00 2020年01 42 50 1016976 王超伟,王长安,王鹏乾,吴 松,车得福 基于共轭传热的火灾条件下复合材料储氢瓶的传热行为 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201812003 复合材料储氢瓶为氢燃料电池汽车的关键部件,其在火灾条件下的瞬态传热行为的精准预测对储氢瓶的失效判断至关重要.文中提出了一种基于多重区域的实时双向耦合共轭传热模型,用于模拟复合材料储氢瓶在火灾条件下的瞬态传热特性.共轭传热模型采用大涡模拟(LES)对瓶外流体计算区域的火灾进行了数值模拟,并对复合材料缠绕层、高密度聚乙烯内胆和瓶内高压氢气 3 个计算区域分别建立了基于有限体积法的三维导热方程.复合材料缠绕层的导热模型考虑了高温热解和热解气的对流及冷却作用,并采用了依赖于复合材料成分和温度的可变物性.结合某商用Ⅳ型储氢瓶的池火火灾试验,验证了所提出的共轭传热模型的可靠性,并对其瞬态传热特性进行了数值研究. 2020年02月15 00:00 2020年01 51 59 3237102 程崇律,徐宝鹏,孔凡夫 进气加湿耦合涡流比对船用柴油机燃烧和排放的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201904007 针对某一款四冲程船用柴油机,利用商业模拟软件 AVL-Fire 建立柴油机三维数值模型,研究进气加湿耦合涡流比对燃烧的影响以及改善 NOx 和碳烟折中关系的潜力,给出优化方案,得到满足 Tier Ⅲ排放法规的技术路线并保证指示燃油消耗率增长在 2%以下.结果表明,加湿率增大,缸内温度和压力的峰值均降低,且最大降幅都约为 2%;滞燃期延长,燃烧重心后移,对燃烧热效率不利.缸内温度和进气氧浓度的下降有效降低了NOx 排放,最大降低幅度约为 56.7%.一定的涡流比可以促进油气混合,而太大的涡流比会降低油束贯穿距,使喷雾前端偏转角度增大,影响油气混合.涡流比的增大对 NOx 和碳烟的排放形成先增后降的影响,在涡流比为0.5 时碳烟排放最低.此外,对各种进气加湿率和初始涡流比获得的结果进行优化,其中有 9 种算例同时降低了NOx 和碳烟排放,并且在初始涡流比为 0.50 时,加湿率 100%和 80%的两种方案满足 Tier Ⅲ的排放标准. 2020年02月15 00:00 2020年01 60 68 1770602 蔡玉洁,赵昌普,王 科 竹子灰熔融特性及高温转化行为研究 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903002 论文选用杨木和小麦秆作为参照物,针对竹子灰在高温下形态及组分的变化规律,研究了不同温度下竹子灰熔融及高温转化行为.结果表明,竹子灰熔融温度(862 ℃)比同为木本植物的杨木低约 220 ℃,但比麦秆高约 100 ℃.与麦秆相比,竹子含有较高含量的 S、P 和碱土金属,有利于形成高熔点的硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐.此外,竹子中的 K 通常以 K2O 的形式存在,而非反应活性更高的 KCl,所以竹子熔融和烧结倾向低于秸秆,但明显高于木质生物质.因此,在竹子实际燃烧利用中仍需采取合适的措施减缓灰熔融烧结等相关问题. 2020年02月15 00:00 2020年01 69 74 1161315 刘 恒 1,朱有健 1, 2,樊纪原 1,杨 伟 1,成 伟 1,杨海平 1,陈汉平 1 涡轮导叶对环形燃烧室点火的影响 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903014 在 TurboCombo 实验平台上实验研究了涡轮导叶对环形燃烧室点火过程的影响.采用高速相机观察记录火焰周向传播过程以及火焰与涡轮导叶的耦合作用.分析对比了不同当量比、热功率及主流速度条件下带涡轮导叶的环形燃烧室与独立环形燃烧室点火过程的异同与周向点火时间.实验结果表明,两种构型下的周向点火过程基本相似,但相同条件下带涡轮导叶的环形燃烧室相较于独立的环形燃烧室周向点火时间更短.考虑了湍流褶皱及燃后气体膨胀效应后,预估了周向火焰传播速度并与实验结果在较大雷诺数下吻合得较好. 2020年02月15 00:00 2020年01 75 80 2027562 叶沉然,王高峰,方元祺,马承飚 煤质成分对煤基活性炭活化成孔的影响机制 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903030 以国内常用的 8 种煤为原料,在相同工艺下,采用 KOH 活化制备煤基活性炭.利用低温 N2 吸附、电子扫描电镜(SEM)等手段对活性炭表面的孔结构及表面形貌进行表征,考察原料煤的物理化学性质对煤基活性炭活化成孔的影响机制以及对表面孔隙结构的影响规律.结果表明,原料煤的原生孔隙、挥发分及固定碳有利于活性炭自身的微孔发展;而原料煤的含水量以及灰分含量和固定碳中不可活化的未分解碳氢物质会抑制活化成孔. 最终制备出比表面积为 546~978 m2/g、总孔容为 0.32~0.57 cm3/g 的活性炭。 2020年02月15 00:00 2020年01 81 86 1482079 林国鑫 1,于馨凝 1,刘少俊 1, 2,曲瑞阳 1,郑成航 1,高 翔 1 超声速气流中液体横向脉冲射流一次破碎的大涡模拟 /rs/oa/darticle.aspx?type=view&id=R201903009 为改善超燃冲压发动机液体燃料的雾化和混合效果,提出一种液体横向脉冲喷入超声速气流的喷注方式,并进行数值计算以探究射流脉动对一次破碎的影响.使用两相流大涡模拟(LES)算法计算超声速气流中液体的雾化,使用 CLSVOF 方法追踪气液界面,可压缩流动求解器求解气相,不可压缩求解器求解液相.结果表明:脉冲射流的表面破碎和液柱破碎都得到了增强,射流破碎长度显著缩短,在所研究的脉冲频率方案下,脉冲引起的不稳定性会替代 Rayleigh-Taylor 不稳定性,主导射流一次破碎;由于射流速度的脉动,脉冲射流的穿透深度相比于稳态射流可以提高 20%,尾迹区宽度可以扩大 25%,展现了更好的雾化和混合效果. 2020年02月15 00:00 2020年01 87 95 3815994 林 森,沈赤兵,肖 锋,朱元昊