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微量柴油引燃高压直喷天然气的碳烟体积分数分布
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作者 夏天峰 陶文辉 +3 位作者 王晓艳 樊旭 王定文 董全 《内燃机学报》 北大核心 2025年第2期117-126,共10页
在定容燃烧弹上采用双色-激光诱导炽光(TC-LII)法定量研究了不同引燃油量、油、气喷射间隔(STS)及环境温度工况下柴油引燃高压直喷天然气的碳烟体积分数fv生成及分布特性.结果表明:在定容燃烧弹背景压力为3 MPa、环境温度为800 K、油、... 在定容燃烧弹上采用双色-激光诱导炽光(TC-LII)法定量研究了不同引燃油量、油、气喷射间隔(STS)及环境温度工况下柴油引燃高压直喷天然气的碳烟体积分数fv生成及分布特性.结果表明:在定容燃烧弹背景压力为3 MPa、环境温度为800 K、油、气喷射压力为32 MPa、31 MPa及喷射间隔为0.4 ms条件下,微量柴油(8.104 mg)引燃高压直喷天然气(161.500 mg)产生的碳烟高浓区主要分布在射流火焰中部轴线两侧;增加引燃油量会提高油、气耦合燃烧火焰中的fv,但柴油燃烧强度的提升会使燃烧后期天然气射流火焰中的碳烟氧化速率加快,在引燃油喷射脉宽为1.1 ms下,天然气燃烧后期的碳烟低浓度分布区间占比高达71%,随尾气排出的碳烟最少;当STS=0.4 ms时,其碳烟体积分数最大值(v_(max))和平均值(v_(mean))的峰值相比于STS=0.8 ms时v_(max)和v_(mean)的峰值,分别减小了27.2%和28.1%,相比于STS=1.2 ms分别减小了9.3%和6.6%;环境温度的升高会导致v_(max)和v_(mean)都增大. 展开更多
关键词 定容燃烧弹 高压直喷 天然气 碳烟体积分数
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正庚烷喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量 被引量:7
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作者 郑亮 肖国炜 +1 位作者 王建昕 帅石金 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期14-19,共6页
激光诱导炽光法(LII)是研究火焰中碳烟体积分数和粒径的重要光学测试方法,但要实现碳烟体积分数的定量测量尚有很大难度.建立了用激光消光法(LEM)进行定量标定的LII测试系统,在定容燃烧弹中实现了喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量... 激光诱导炽光法(LII)是研究火焰中碳烟体积分数和粒径的重要光学测试方法,但要实现碳烟体积分数的定量测量尚有很大难度.建立了用激光消光法(LEM)进行定量标定的LII测试系统,在定容燃烧弹中实现了喷雾扩散火焰中碳烟体积分数的定量测量.结果表明,将LII和LEM的测试结果相关联,可以用来判定每一次LII测试是否受到了信号俘获现象的影响,通过合理去除无效点,可以有效地降低信号俘获现象对标定结果的影响.应用该测试系统研究了正庚烷喷雾扩散火焰的碳烟生成特性,当初始环境温度从800,K升高至823,K时,正庚烷喷雾扩散火焰中的峰值碳烟体积分数升高,并且碳烟初始生成位置更靠近喷嘴. 展开更多
关键词 正庚烷 激光诱导炽光法 激光消光法 碳烟体积分数 定容燃烧弹 喷雾扩散火焰
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基于深度学习的乙烯层流扩散火焰温度和碳烟体积分数分布重建 被引量:4
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作者 李智聪 娄春 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期198-205,共8页
利用高光谱仪对乙烯层流扩散火焰进行测量,选用多层感知器神经网络预测温度和碳烟体积分数分布,评估了模型的预测和抗噪能力,讨论了不同高度和燃料流量的火焰中温度和碳烟体积分数的分布情况.结果表明,神经网络能较为准确地重建实验火... 利用高光谱仪对乙烯层流扩散火焰进行测量,选用多层感知器神经网络预测温度和碳烟体积分数分布,评估了模型的预测和抗噪能力,讨论了不同高度和燃料流量的火焰中温度和碳烟体积分数的分布情况.结果表明,神经网络能较为准确地重建实验火焰的温度和碳烟体积分数,并具有较强的抗噪能力;随着火焰高度的增加,碳烟体积分数峰值从两翼移向中心区域,温度趋于平缓,整体平均大小先增加后减小;随着燃料流量的降低,相同归一化高度的温度升高而碳烟体积分数降低. 展开更多
关键词 乙烯层流扩散火焰 高光谱成像 深度学习 多层感知器 温度 碳烟体积分数
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中国空间站燃烧科学实验柜火焰温度及碳烟体积分数地面重建
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作者 方钰 郑会龙 +2 位作者 梅德清 杨肖芳 武海龙 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期4103-4113,共11页
基于双色法和Tikhonov正则化算法,应用燃烧科学实验柜科学实验系统开展乙烯扩散火焰二维和三维温度及碳烟体积分数分布重建实验,以期为将来的微重力-常重力燃烧对比实验提供技术支持和地面数据。研究结果表明:火焰温度的计算误差约为3.0... 基于双色法和Tikhonov正则化算法,应用燃烧科学实验柜科学实验系统开展乙烯扩散火焰二维和三维温度及碳烟体积分数分布重建实验,以期为将来的微重力-常重力燃烧对比实验提供技术支持和地面数据。研究结果表明:火焰温度的计算误差约为3.03%,碳烟体积分数的计算误差约为3.86%;火焰温度沿径向先升高后降低,其峰值出现在靠近火焰边缘的位置;火焰上游处的碳烟体积分数分布呈中心低、四周高的趋势,而火焰下游的碳烟体积分数峰值则出现在火焰中心区域;依据SN571、SN610和SN573光学诊断设备采集的图像信息重建的峰值温度分别为1942、1954和1981 K,最高碳烟体积分数分别为11.34×10^(-6)、11.23×10^(-6)和11.02×10^(-6);三维重建的温度和碳烟体积分数分布与二维重建的分布一致,三维重建出的火焰峰值温度约为1900 K,最高碳烟体积分数约为10.60×10^(-6)。 展开更多
关键词 燃烧科学实验柜 火焰辐射成像 火焰温度 碳烟体积分数 双色法
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基于激光诱导炽光法的柴油喷雾燃烧碳烟生成特性 被引量:8
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作者 陈亮 成晓北 +2 位作者 颜方沁 郑亮 王志 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期390-396,共7页
采用激光诱导炽光法(LII),对高温高压定容燃烧弹内柴油喷雾燃烧火焰及碳烟生成的二维分布图像进行了测量分析,研究了在不同定容室环境温度、环境压力和喷射压力下燃烧火焰和油气混合特性对碳烟生成与分布的影响规律.结果表明:柴油燃料... 采用激光诱导炽光法(LII),对高温高压定容燃烧弹内柴油喷雾燃烧火焰及碳烟生成的二维分布图像进行了测量分析,研究了在不同定容室环境温度、环境压力和喷射压力下燃烧火焰和油气混合特性对碳烟生成与分布的影响规律.结果表明:柴油燃料滞燃期会随环境温度和环境压力的升高而缩短;扩散燃烧火焰的浮起长度内空气卷吸量是影响碳烟形成过程的一个重要因素,高的环境温度和环境压力,以及低的喷油压力会产生较短的柴油火焰浮起长度;高的柴油喷射压力、低的环境压力和温度所产生的LII信号强度较弱,即此时激光片光内的碳烟体积分数较小.在喷雾混合中自然形成的混合气浓度分层和温度分层,既影响到混合气的着火和燃烧过程,又诱发碳烟颗粒的产生,研究结果对优化燃烧系统设计,验证燃烧模型提供了有价值的依据. 展开更多
关键词 激光诱导炽光法 定容燃烧弹 火焰浮起长度 碳烟体积分数
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乙烯-正庚烷混合燃料在碳烟生成中的协同效应 被引量:4
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作者 邱亮 成晓北 +3 位作者 魏文明 汪鑫 吴辉 王兆文 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期147-155,共9页
在对冲扩散火焰中对乙烯-正庚烷混合燃料的燃烧进行了模拟研究.耦合的反应机理包含正庚烷的裂解、C0-C4核心小分子反应、初始苯环生成、拓展到六苯并苯(A7)的PAH化学和包含36步成核反应的碳烟表面机理.在预混火焰中对正庚烷的燃烧进行... 在对冲扩散火焰中对乙烯-正庚烷混合燃料的燃烧进行了模拟研究.耦合的反应机理包含正庚烷的裂解、C0-C4核心小分子反应、初始苯环生成、拓展到六苯并苯(A7)的PAH化学和包含36步成核反应的碳烟表面机理.在预混火焰中对正庚烷的燃烧进行了模拟,得到的关键组分的浓度变化与文献中的试验数据吻合较好.在对冲扩散火焰中对乙烯-正庚烷掺混燃料的燃烧进行模拟,结果显示:随着正庚烷掺混比的增加,碳烟体积分数(SVF)、苯及PAH的峰值均呈现先增加后降低的趋势,当掺混比为5%,时,SVF的峰值达到最大.对苯的生成进行详细分析,发现丙基和甲基在这种协同效应中起着关键作用.此外,随着掺混比的增加,苯与PAH的反应生成区逐渐往氧化剂侧移动,越过滞止平面后苯的生成率和消耗率均大大降低. 展开更多
关键词 乙烯 正庚烷 多环芳香烃 碳烟体积分数 对冲扩散火焰 协同效应
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柴油掺混PODE_n的燃烧和碳烟生成可视化 被引量:4
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作者 马跃 马骁 +1 位作者 孙帅帅 王建昕 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期289-296,共8页
聚甲氧基二甲醚(PODE_n)是一种柴油添加剂,近年来煤化工制备PODE_n的工艺获得突破,使得PODE_n具备了大规模应用的条件.由于高氧质量分数和高十六烷值的特点,PODE_n可显著降低柴油机碳烟排放.在高温、高压定容燃烧弹上利用OH化学发光摄... 聚甲氧基二甲醚(PODE_n)是一种柴油添加剂,近年来煤化工制备PODE_n的工艺获得突破,使得PODE_n具备了大规模应用的条件.由于高氧质量分数和高十六烷值的特点,PODE_n可显著降低柴油机碳烟排放.在高温、高压定容燃烧弹上利用OH化学发光摄影、激光消光法(LEM)标定的激光诱导炽光法(LII)等可视化方法测量了柴油和PODE_n/柴油混合燃料(PODE_n体积分数为10%、20%和30%,,记作P10、P20和P30)的火焰浮起长度和碳烟体积分数(SVF)二维分布.结果表明:随PODE_n比例提高,火焰中碳烟体积分数明显下降,P10、P20和P30的碳烟体积分数最大值相对柴油分别下降32.0%,、53.7%,和71.3%,,平均值分别下降28.9%,、48.8%,和67.6%,,说明添加较低比例PODE_n可使柴油燃烧的碳烟生成趋势明显降低.不同燃料的火焰浮起长度差别不大,说明较低比例的PODE_n不会对油束的着火性造成显著影响.随PODE_n比例提高,碳烟初始生成位置到喷嘴距离增加,碳烟的初始生成点和体积分数峰值区均由火焰两侧向中心转移. 展开更多
关键词 聚甲氧基二甲醚 碳烟体积分数 激光诱导炽光法 定容燃烧弹
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单颗粒煤挥发分火焰碳烟演化实验研究 被引量:4
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作者 王安振 司梦婷 +5 位作者 袁林 李蜜 闫伟杰 罗自学 程强 周怀春 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1-10,共10页
搭建单颗粒煤燃烧检测平台,进行了单颗粒煤挥发分火焰中碳烟生成的检测研究。基于高速摄像仪检测得到的碳烟体积分数分布,结合热泳探针技术和扫描电子显微镜对挥发分火焰中碳烟颗粒的形貌进行分析,探究了单颗粒煤挥发分火焰中碳烟分布... 搭建单颗粒煤燃烧检测平台,进行了单颗粒煤挥发分火焰中碳烟生成的检测研究。基于高速摄像仪检测得到的碳烟体积分数分布,结合热泳探针技术和扫描电子显微镜对挥发分火焰中碳烟颗粒的形貌进行分析,探究了单颗粒煤挥发分火焰中碳烟分布特征及演化过程。结果表明:在稳定燃烧阶段,最大碳烟体积分数出现在尾焰低温区,且相同燃烧条件下烟煤的碳烟体积分数较高;挥发分火焰的初期碳烟分散在焦油中,伴随焦油被消耗,碳烟颗粒由簇状团聚为尺寸更大的链状;成熟碳烟颗粒团聚物中,大同烟煤和神华烟煤燃烧生成的碳烟形貌参数相近,印尼褐煤燃烧生成的碳烟平均主颗粒粒径小、分形前置因子最大,团聚结构更紧凑。 展开更多
关键词 单颗粒煤燃烧 碳烟体积分数 火焰图像检测 热泳取样 煤粉火焰形貌
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氢气对掺氢正庚烷扩散火焰中碳烟特性的影响 被引量:1
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作者 刘春雨 张伟 +2 位作者 吕刚 王庚源 宋崇林 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期135-142,共8页
基于正庚烷层流扩散火焰实验系统,结合热电偶测温技术、比色法测温技术、探针采样技术、发动机排气颗粒物粒径谱仪以及热重分析系统,研究了氢气添加量对碳烟体积分数分布、碳烟颗粒数密度、粒径分布以及氧化活性的影响规律.研究结果表明... 基于正庚烷层流扩散火焰实验系统,结合热电偶测温技术、比色法测温技术、探针采样技术、发动机排气颗粒物粒径谱仪以及热重分析系统,研究了氢气添加量对碳烟体积分数分布、碳烟颗粒数密度、粒径分布以及氧化活性的影响规律.研究结果表明,由于添加量较低,氢气添加量对火焰温度的影响不明显;正庚烷扩散火焰中碳烟体积分数分布呈现中心高边缘低的规律,氢气的加入没有改变碳烟体积分数的分布特性,但降低了碳烟体积分数峰值,同时还降低了碳烟颗粒数密度峰值,并显著减小了碳烟颗粒粒径,表明氢气的加入可以抑制正庚烷扩散火焰中的碳烟生成;氢气的加入强化了火焰中碳烟的氧化,因此提高了被取样碳烟进一步氧化反应的活化能,降低了被取样碳烟的氧化活性. 展开更多
关键词 正庚烷 扩散火焰 氢气 碳烟体积分数 颗粒数密度 氧化活性
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LII信号延迟与石蜡燃烧碳烟生成的研究
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作者 徐睿 魏胜利 +1 位作者 陶平 冷先银 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第5期1723-1728,共6页
为了研究扩散火焰中的碳烟体积分数的分布,搭建了一套激光诱导炽光(LII)二维测试系统,同时,为了尽可能地排除干扰火焰稳定的因素,特选用石蜡作为研究对象,对不同激光能量对应的炽光信号延迟和火焰图像进行了对比分析。研究结果表明,激... 为了研究扩散火焰中的碳烟体积分数的分布,搭建了一套激光诱导炽光(LII)二维测试系统,同时,为了尽可能地排除干扰火焰稳定的因素,特选用石蜡作为研究对象,对不同激光能量对应的炽光信号延迟和火焰图像进行了对比分析。研究结果表明,激光波长532 nm、脉冲能量30 m J、能量密度0.2 J/cm2所对应的炽光信号延迟为最佳延迟,其延迟时间为158μs。基于双色测温原理并结合激光诱导炽光法对碳烟的分析结果表明,大气环境压力下,石蜡火焰中二维碳烟体积分数分布在火焰中部呈M型双峰分布,且在两侧最外围和中间碳烟体积分数为0。利用MATLAB建立的碳烟体积分数计算数学模型可用于分析炽光信号曲线和火焰图像的分析。 展开更多
关键词 激光诱导炽光法 双色法 信号延迟 碳烟体积分数
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基于彩色CCD的火焰三维温度场及碳烟浓度场测量系统
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作者 左冰娴 周宾 戴明露 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期723-730,共8页
火焰燃烧参数的测量是燃烧诊断和设备优化运行的数据支撑。提出了一种基于CCD传感器光学模型的三维测量模型,该模型可以有效提高测量的空间分辨率并保证测量结果的有效性。数值模拟结果表明:对于非轴对称火焰的重建,三维测量模型可接受... 火焰燃烧参数的测量是燃烧诊断和设备优化运行的数据支撑。提出了一种基于CCD传感器光学模型的三维测量模型,该模型可以有效提高测量的空间分辨率并保证测量结果的有效性。数值模拟结果表明:对于非轴对称火焰的重建,三维测量模型可接受的信噪比可低至40 dB,而二维测量模型仅为60 dB;搭建了基于6个CCD传感器的测量系统,利用三维测量模型对RP-3、空气预混火焰进行了重建,获得了其碳烟温度及浓度分布,并对其分布状态进行了分析。实验测量的空间分辨率达到1 mm×1 mm×1 mm,重建温度与热电偶测量温度的最大温差为49.8 K,相对误差为3.69%,二者具有较高的一致性。 展开更多
关键词 CCD传感器 辐射成像 温度 碳烟体积分数 RP-3航空煤油
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电场作用下正癸烷液滴在常温常压下的燃烧特性 被引量:2
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作者 方朝纲 宋蔷 +2 位作者 仲蕾 熊刚 姚强 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期486-490,共5页
通过利用高速摄像机对液滴燃烧时火焰和粒径的实时测量,以及激光诱导白炽光(LII)对碳烟体积分数的测量方法,研究了垂直电场作用下正癸烷液滴在重力场中的燃烧特性,结果表明:当V>0时,随着电压的增加,液滴上半部分的火焰高度不断缩短,... 通过利用高速摄像机对液滴燃烧时火焰和粒径的实时测量,以及激光诱导白炽光(LII)对碳烟体积分数的测量方法,研究了垂直电场作用下正癸烷液滴在重力场中的燃烧特性,结果表明:当V>0时,随着电压的增加,液滴上半部分的火焰高度不断缩短,下半部分不断被拉长,在电压为5,kV左右时,火焰呈上下对称结构,燃烧速率常数随着电压的增加先减小后增大,碳烟体积分数随着电压的增加先减小后增大再减小;当V<0时,燃烧速率常数随着电压的增加而增大,碳烟体积分数随着电压的增加逐渐减小;燃烧速率常数随电压的变化是由于碳烟颗粒与外加电场的相互作用而造成的,碳烟颗粒向周围环境的辐射换热量的减少是造成燃烧速率常数增大的主要原因. 展开更多
关键词 电场 液滴燃烧 火焰高度 燃烧速率常数 碳烟体积分数
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