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氢燃料特性及氢微混火焰模式分析
被引量:
2
1
作者
刘海清
张林瑶
+2 位作者
邢畅
刘栗
邱朋华
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第5期1791-1800,I0014,共11页
氢气是未来发电领域最具前景的清洁燃料之一,在燃气轮机发电领域有广泛的应用。针对氢气的抗熄火特性以及微混氢气燃烧的内在流动与化学反应的尺度关系还有待补充。该文基于Cantera平台采用对冲火焰模型,研究不同当量比和预热温度下氢...
氢气是未来发电领域最具前景的清洁燃料之一,在燃气轮机发电领域有广泛的应用。针对氢气的抗熄火特性以及微混氢气燃烧的内在流动与化学反应的尺度关系还有待补充。该文基于Cantera平台采用对冲火焰模型,研究不同当量比和预热温度下氢气的抗熄火特性,利用无量纲Da数(Damköhler数)和Ka数(Karlovitz数)结合火焰模式图评估微混氢火焰流动和化学反应尺度的相对关系。结果表明:常温常压下,氢气的抗熄火特性约为甲烷的10倍,且随预热温度增加,抗熄火特性逐渐增强;微混氢气燃烧受湍流和优势扩散双重影响,增强燃料和氧化剂输运过程。研究氢燃料特性和氢微混火焰的火焰模式可为湍流微混燃烧技术的发展以及湍流-化学反应燃烧模型的建立提供关键信息。
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关键词
氢气
微混燃烧
熄火拉伸率
火焰模式
图
敏感性系数
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职称材料
部分预混超声速燃烧火焰面模式研究综述
被引量:
12
2
作者
孙明波
范周琴
+2 位作者
梁剑寒
刘卫东
王振国
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2010年第6期634-641,共8页
采用部分预混火焰面模式建模与仿真已经成为超声速燃烧数值研究的主要趋势之一.系统回顾了超声速燃烧火焰面模式的发展历程,针对其应用的两个基本问题进行总结:一是火焰面模式在超声速燃烧中的物理存在问题,二是超声速燃烧火焰面模式的...
采用部分预混火焰面模式建模与仿真已经成为超声速燃烧数值研究的主要趋势之一.系统回顾了超声速燃烧火焰面模式的发展历程,针对其应用的两个基本问题进行总结:一是火焰面模式在超声速燃烧中的物理存在问题,二是超声速燃烧火焰面模式的建模问题.重点分析了火焰面模式应用于超声速燃烧的难点,提出了超声速燃烧火焰面模式建模应兼顾的问题.
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关键词
部分预混湍流燃烧
火焰模式
火焰
面
模式
超声速燃烧
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职称材料
油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计
被引量:
7
3
作者
张培理
杜扬
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期688-694,共7页
首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍...
首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍流雷诺数,最后依靠丹姆克尔数-湍流雷诺数图对低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸初期、中期和后期的火焰燃烧模式进行了定量估计。结果表明:低、中、高初始油气浓度条件下激波管油气爆炸过程初期、中期和后期的火焰燃烧模式均为漩涡内小火焰模式。
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关键词
爆炸力学
燃烧
模式
丹姆克尔数
湍流雷诺数
油气爆炸
层流
火焰
厚度
漩涡内小
火焰模式
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职称材料
两次喷射模式下部分预混燃烧火焰发展模式的光学诊断研究
被引量:
4
4
作者
房性会
郑尊清
+3 位作者
刘海峰
崔雁清
丰雷
尧命发
《内燃机工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期1-7,共7页
基于一台光学发动机,在1 200r/min的转速下以正庚烷为燃料,应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧(partially premixed combustion,PPC)中的火焰发展模式,分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现,在上止点之前...
基于一台光学发动机,在1 200r/min的转速下以正庚烷为燃料,应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧(partially premixed combustion,PPC)中的火焰发展模式,分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现,在上止点之前单次喷射时,燃烧为典型的PPC燃烧,火焰发展模式被多点自燃主导。上止点之前两次喷射,火焰同样被多点自燃主导。相比于单次喷射,两次喷射没有改变火焰发展模式,对放热规律的影响较小。推迟第二次喷射的喷射时刻,可以增加扩散燃烧比例,降低放热率峰值,但是燃烧图像中碳烟信号明显增强。两次喷射都位于上止点之后时,火焰发展模式以火焰传播为主,放热率峰值降低,燃烧图像没有明显的碳烟信号。两次喷射可以改变火焰发展模式,有效地控制燃烧反应速率的同时保持较低的碳烟排放。
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关键词
部分预混燃烧(PPC)
两次喷射
火焰
发展
模式
高速摄像
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职称材料
分层比对分层旋流火焰稳定模式及流动结构的影响
被引量:
6
5
作者
王思睿
刘训臣
+3 位作者
李磊
韩啸
张弛
齐飞
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020年第3期619-628,共10页
应用高速激光诊断系统,对中心分层旋流火焰开展了流场与火焰结构的多参数同步测量,研究了分层比对火焰动力学及瞬态流动结构的影响。通过20kHz高频平面激光诱导荧光和高频粒子示踪测速技术,研究了不同分层比下的火焰模式和稳定机理,并...
应用高速激光诊断系统,对中心分层旋流火焰开展了流场与火焰结构的多参数同步测量,研究了分层比对火焰动力学及瞬态流动结构的影响。通过20kHz高频平面激光诱导荧光和高频粒子示踪测速技术,研究了不同分层比下的火焰模式和稳定机理,并揭示了流场结构沿轴向的定量演化规律。研究结果表明,提高分层比可以改变分层旋流火焰中火焰面相互作用模式,使主火焰的稳定机理由接触点火变为融合点火机理。同时分层比也会改变火焰释热区的位置,使流场结构以及脱落旋涡的空间分布发生改变。应用旋涡识别方法定量提取了脱落旋涡的位置,获得了内剪切层中脱落旋涡的空间分布和轴向演化规律。
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关键词
分层比
中心分层旋流
火焰
多参数同步测量
火焰
面相互作用
模式
流动结构
在线阅读
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职称材料
支板喷射超声速燃烧流场三维大涡模拟
被引量:
7
6
作者
范周琴
孙明波
刘卫东
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第1期1-6,共6页
利用火焰面模型和混合LES/RANS方法对某支板构型超燃冲压发动机进行模拟,讨论了化学反应对湍流流场的影响,并比较了3D和2D模拟的差别。结果表明,不考虑化学反应时剪切层中的大尺度结构控制着整个混合过程,且剪切层具有明显的三维特性;2...
利用火焰面模型和混合LES/RANS方法对某支板构型超燃冲压发动机进行模拟,讨论了化学反应对湍流流场的影响,并比较了3D和2D模拟的差别。结果表明,不考虑化学反应时剪切层中的大尺度结构控制着整个混合过程,且剪切层具有明显的三维特性;2D模拟能捕捉到涡的配对与合并现象,而3D模拟中涡的拉伸、扭曲及破碎特性更加显著;考虑化学反应时,由于燃烧释热的影响,支板尾部回流区变大,射流穿透度减小,大涡结构产生和饱和的位置有所推迟;数值阴影与实验阴影符合,时均速度剖面、温度剖面与实验值一致,3D模拟在预报准确性方面明显优于2D模拟。
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关键词
大涡模拟
超声速湍流燃烧
火焰
面
模式
在线阅读
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职称材料
题名
氢燃料特性及氢微混火焰模式分析
被引量:
2
1
作者
刘海清
张林瑶
邢畅
刘栗
邱朋华
机构
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院
出处
《中国电机工程学报》
北大核心
2025年第5期1791-1800,I0014,共11页
基金
国家自然科学基金项目(青年科学基金)(52206138)
国家科技重大专项项目(J2019-Ⅲ-0018-0062)
文摘
氢气是未来发电领域最具前景的清洁燃料之一,在燃气轮机发电领域有广泛的应用。针对氢气的抗熄火特性以及微混氢气燃烧的内在流动与化学反应的尺度关系还有待补充。该文基于Cantera平台采用对冲火焰模型,研究不同当量比和预热温度下氢气的抗熄火特性,利用无量纲Da数(Damköhler数)和Ka数(Karlovitz数)结合火焰模式图评估微混氢火焰流动和化学反应尺度的相对关系。结果表明:常温常压下,氢气的抗熄火特性约为甲烷的10倍,且随预热温度增加,抗熄火特性逐渐增强;微混氢气燃烧受湍流和优势扩散双重影响,增强燃料和氧化剂输运过程。研究氢燃料特性和氢微混火焰的火焰模式可为湍流微混燃烧技术的发展以及湍流-化学反应燃烧模型的建立提供关键信息。
关键词
氢气
微混燃烧
熄火拉伸率
火焰模式
图
敏感性系数
Keywords
hydrogen
extinction stretch rates
micromix combustion
flame regime diagram
sensitivity coefficient
分类号
TK16 [动力工程及工程热物理—热能工程]
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职称材料
题名
部分预混超声速燃烧火焰面模式研究综述
被引量:
12
2
作者
孙明波
范周琴
梁剑寒
刘卫东
王振国
机构
国防科技大学航天与材料工程学院
出处
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2010年第6期634-641,共8页
基金
国家自然科学基金(50906098)
高等学校博士点新教师专项科研基金(20094307120005)资助项目~~
文摘
采用部分预混火焰面模式建模与仿真已经成为超声速燃烧数值研究的主要趋势之一.系统回顾了超声速燃烧火焰面模式的发展历程,针对其应用的两个基本问题进行总结:一是火焰面模式在超声速燃烧中的物理存在问题,二是超声速燃烧火焰面模式的建模问题.重点分析了火焰面模式应用于超声速燃烧的难点,提出了超声速燃烧火焰面模式建模应兼顾的问题.
关键词
部分预混湍流燃烧
火焰模式
火焰
面
模式
超声速燃烧
Keywords
partially premixed turbulent combustion, flame regime, flamelet approach, supersonic combustion
分类号
V231.2 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计
被引量:
7
3
作者
张培理
杜扬
机构
后勤工程学院军事供油工程系
出处
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第5期688-694,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51276195)
后勤工程学院青年基金项目(YQ16-420802)
文摘
首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍流雷诺数,最后依靠丹姆克尔数-湍流雷诺数图对低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸初期、中期和后期的火焰燃烧模式进行了定量估计。结果表明:低、中、高初始油气浓度条件下激波管油气爆炸过程初期、中期和后期的火焰燃烧模式均为漩涡内小火焰模式。
关键词
爆炸力学
燃烧
模式
丹姆克尔数
湍流雷诺数
油气爆炸
层流
火焰
厚度
漩涡内小
火焰模式
Keywords
mechanics of explosion
combustion regime
Damkhler number
turbulent Reynolds number
oil-gas explosion
laminar flame speed
flamelets-in-eddies regime
分类号
O389 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
两次喷射模式下部分预混燃烧火焰发展模式的光学诊断研究
被引量:
4
4
作者
房性会
郑尊清
刘海峰
崔雁清
丰雷
尧命发
机构
天津大学动力工程系
出处
《内燃机工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期1-7,共7页
基金
科技部重点研发计划资助项目(2017YFC0806302)
国家自然科学基金项目(51576138)~~
文摘
基于一台光学发动机,在1 200r/min的转速下以正庚烷为燃料,应用高速摄像的方法研究了两次喷射模式下部分预混燃烧(partially premixed combustion,PPC)中的火焰发展模式,分析了两次喷射控制燃烧反应速率的机理。研究发现,在上止点之前单次喷射时,燃烧为典型的PPC燃烧,火焰发展模式被多点自燃主导。上止点之前两次喷射,火焰同样被多点自燃主导。相比于单次喷射,两次喷射没有改变火焰发展模式,对放热规律的影响较小。推迟第二次喷射的喷射时刻,可以增加扩散燃烧比例,降低放热率峰值,但是燃烧图像中碳烟信号明显增强。两次喷射都位于上止点之后时,火焰发展模式以火焰传播为主,放热率峰值降低,燃烧图像没有明显的碳烟信号。两次喷射可以改变火焰发展模式,有效地控制燃烧反应速率的同时保持较低的碳烟排放。
关键词
部分预混燃烧(PPC)
两次喷射
火焰
发展
模式
高速摄像
Keywords
partially premixed combustion
split injection
flame development pattern
high-speed imaging
分类号
TK401 [动力工程及工程热物理—动力机械及工程]
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职称材料
题名
分层比对分层旋流火焰稳定模式及流动结构的影响
被引量:
6
5
作者
王思睿
刘训臣
李磊
韩啸
张弛
齐飞
机构
上海交通大学
北京航空航天大学
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020年第3期619-628,共10页
基金
国家科技重大专项(2017-III-0004-0028)
国家自然基金(9194130001)。
文摘
应用高速激光诊断系统,对中心分层旋流火焰开展了流场与火焰结构的多参数同步测量,研究了分层比对火焰动力学及瞬态流动结构的影响。通过20kHz高频平面激光诱导荧光和高频粒子示踪测速技术,研究了不同分层比下的火焰模式和稳定机理,并揭示了流场结构沿轴向的定量演化规律。研究结果表明,提高分层比可以改变分层旋流火焰中火焰面相互作用模式,使主火焰的稳定机理由接触点火变为融合点火机理。同时分层比也会改变火焰释热区的位置,使流场结构以及脱落旋涡的空间分布发生改变。应用旋涡识别方法定量提取了脱落旋涡的位置,获得了内剪切层中脱落旋涡的空间分布和轴向演化规律。
关键词
分层比
中心分层旋流
火焰
多参数同步测量
火焰
面相互作用
模式
流动结构
Keywords
stratification ratio
centrally staged stratified swirling flames
multi-parameter simultaneous measurements
flame-flame interaction patterns
flows structures
分类号
V211.7 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V231.22 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
支板喷射超声速燃烧流场三维大涡模拟
被引量:
7
6
作者
范周琴
孙明波
刘卫东
机构
国防科技大学航天与材料工程学院
出处
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第1期1-6,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(50906098)
高等学校博士点新教师专项科研基金项目(20094307120005)
文摘
利用火焰面模型和混合LES/RANS方法对某支板构型超燃冲压发动机进行模拟,讨论了化学反应对湍流流场的影响,并比较了3D和2D模拟的差别。结果表明,不考虑化学反应时剪切层中的大尺度结构控制着整个混合过程,且剪切层具有明显的三维特性;2D模拟能捕捉到涡的配对与合并现象,而3D模拟中涡的拉伸、扭曲及破碎特性更加显著;考虑化学反应时,由于燃烧释热的影响,支板尾部回流区变大,射流穿透度减小,大涡结构产生和饱和的位置有所推迟;数值阴影与实验阴影符合,时均速度剖面、温度剖面与实验值一致,3D模拟在预报准确性方面明显优于2D模拟。
关键词
大涡模拟
超声速湍流燃烧
火焰
面
模式
Keywords
large eddy simulation
supersonic turbulent combustion
flamelet model
分类号
V435.12 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
氢燃料特性及氢微混火焰模式分析
刘海清
张林瑶
邢畅
刘栗
邱朋华
《中国电机工程学报》
北大核心
2025
2
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职称材料
2
部分预混超声速燃烧火焰面模式研究综述
孙明波
范周琴
梁剑寒
刘卫东
王振国
《力学进展》
EI
CSCD
北大核心
2010
12
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职称材料
3
油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计
张培理
杜扬
《爆炸与冲击》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
7
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职称材料
4
两次喷射模式下部分预混燃烧火焰发展模式的光学诊断研究
房性会
郑尊清
刘海峰
崔雁清
丰雷
尧命发
《内燃机工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
4
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职称材料
5
分层比对分层旋流火焰稳定模式及流动结构的影响
王思睿
刘训臣
李磊
韩啸
张弛
齐飞
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020
6
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职称材料
6
支板喷射超声速燃烧流场三维大涡模拟
范周琴
孙明波
刘卫东
《国防科技大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
7
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职称材料
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