一、Study on Dynamical Behavior of Turbulent Premixed V-flames（论文文献综述）
张帅[1]（2021）在《基于空间激光诊断技术的旋流预混火焰稳定性机理研究》文中指出针对贫燃预混燃烧（Lean Premixed Combustion）吹熄不稳定性问题,本文主要采取实验研究手段,开展了旋流空间流场特征与火焰脉动特征耦合作用下的稳定性机理研究。本文联合处理了旋流预混火焰和空间速度场的交互作用,克服了先前对于此问题的研究方法:单纯开展对火焰图像的测量或仅对流动特征的测试。本论文主要工作如下:（1）完善了贫燃旋流燃烧诊断平台,主要包括燃烧室系统、层析PIV系统和OH*自发光系统。并基于此实验平台开展了各类入口条件下（雷诺数、旋流数、当量比）的反应条件和非反应条件下的旋流场内流动实验,编制了旋流预混燃烧火焰图像-流场联合处理程序。（2）完成了旋流速度场的空间特性提取与表征,验证了三维速度场的准确性和有效性。并并分析了旋流场中的明显的分区结构,位于燃烧室内紧靠喷嘴处的中心回流区（IRZ）、剪切层区域（SL）以及部分外回流区（ORZ）。研究了雷诺数对于旋流场内湍流动能和耗散率的影响规律,对比了雷诺数对于场内涡结构的影响规律。研究发现高雷诺数会使旋流内入口处涡流运动增强,表现为回流速度增大、中心回流区变宽;并对三维速度场内湍流动能和耗散率分布规律进行了研究,发现在剪切层两侧数值较高,雷诺数高的工况下,场内湍流动能和耗散率也会明显增高。（3）完成了对旋流预混火焰的诊断和提取工作。研究了贫燃旋流预混火焰结构的影响因素,对不同湍流强度下的甲烷/空气预混火焰失稳特性进行了研究,研究了旋流强度对旋流预混火焰临界吹熄当量比的影响规律。研究发现火焰宏观结构会随着当量比的降低经历多个变化阶段,而且提高旋流强度能有效降低吹熄当量比。（4）结合编制的算法分析了贫燃旋流预混火焰和流场耦合作用规律,对火焰结构特性参数熄灭拉伸率和火焰受到的拉伸应变率进行了定量分析。对不同当量比条件下,贫燃旋流预混火焰的稳定性规律进行了详细分析,揭示了流动对贫燃旋流预混火焰失稳的影响机制,计算了场内?/?ext随当量比、旋流强度的变化规律,发现随着当量比的降低该值会逐渐增大,在当量比为0.5-0.6时会发生突跃。而且在统计?/?ext占比时发现当占比超过55%时火焰会发生失稳。另外分析了涡和火焰的耦合作用规律,发现最大的应变率总出现在高涡度区域附近,也就是火焰边界靠近钝体出口的地方;这表明局部熄灭将削弱钝体稳定机制,并导致火焰的整体颈缩。当火焰颈缩发生时,有更多的局部火焰位置经历高应变速率量级,这进一步促进了向整体熄灭的过渡。本文工作为贫燃旋流预混火焰吹熄问题提供了研究基础及思路,并能为火焰失稳预判提供借鉴,能为优化当前贫燃旋流预混燃烧室提供参考。
王于蓝[2]（2021）在《基于无稳定器的加力燃烧组织方法研究》文中进行了进一步梳理新一代航空发动机为达到高推重比、矢量推力、高效加力等目的,提高了压比、涡轮前温度、加力燃烧室进口温度和压力等。加力燃烧室参数向着更高进口温度、更低进口氧浓度、更大进口气流速度、更低阻力及更小尺寸重量等方向发展,这为加力燃烧组织带来了严峻挑战。为实现加力燃烧室内高效稳定的燃烧,本文提出了一种基于无稳定器的加力燃烧组织方法,将加力燃油从涡轮前或涡轮级间喷入流道,并在涡轮出口布置混合器,使燃油在穿越涡轮和混合器时雾化、蒸发、掺混,并在高温下发生热裂解,进入化学反应阶段,最后在加力燃烧室内自燃,并形成稳定的燃烧区,完成加力燃烧过程。本文通过理论分析、数值模拟和试验等方法探索了无稳定器加力燃烧组织机理,证明了无稳定器加力燃烧组织方法的可行性。主要研究工作如下:（1）针对航空发动机加力燃烧室工作条件,通过分析航空煤油的自燃机制,详细厘清液态燃油燃烧的物理过程和化学过程与自燃延迟时间之间的联系,为无稳定器加力燃烧组织方法提供理论支持。（2）针对无稳定器加力液态燃油的物理和化学过程,分别开展了高温高速气流下射流雾化试验、混合器下游油气掺混和无稳定加力燃烧室燃烧试验,并设计了三套试验装置,开展了常压条件的雾化蒸发、掺混与燃烧组织试验验证。在试验验证过程中,射流雾化试验装置包括了一个高温热风洞,以模拟涡轮进口气流的温度和速度大小;加力燃烧室试验中,模拟了涡轮进口的O2含量、涡轮内气流的温降和加力燃烧室内的温度和速度分布。（3）针对高温高速气流中的射流雾化、蒸发过程,数值模拟研究了燃油顺喷和侧喷进入涡轮级间的雾化特性,以及影响因素。在不同涡轮进气温度下,分析了不同展向、周向和轴向位置燃油喷雾点的运动轨迹和粒径分布,得到了涡轮下游气态燃油浓度分布规律。并在此基础上开展横向射流试验,研究了不同气流温度和速度对燃油射流的轨迹和燃油空间分布的影响。结果表明,只改变气流的温度和速度不能有效改变射流喷雾下游的燃油空间分布,需要引入其他措施才能获得均匀的加力燃油分布。（4）针对燃油雾化后的掺混过程,设计了菊花形、矩形、三角形和锯齿形四种混合器,在数值模拟中研究了混合器产生的涡系对燃油分布的影响,并通过改变燃油喷雾位置进一步考察了混合特性。通过不同喷油杆组合供油试验,分析了混合器下游气态燃油的空间分布。研究表明,采用四种混合器均可提高燃油的混合均匀程度,相比无混合器时提高了80%左右;采用多点供油可以改善流场中的燃油分布;提高气流温度和气流速度均可以提高混合器下游燃油分布的均匀性;其中,矩形混合器可在较短的距离内获得最好的掺混效果,综合性能较优。（5）针对无稳定器燃烧组织过程,在不同气流温度、速度和含氧量条件下,开展了无稳定器的加力燃烧组织试验验证,获得了燃油自燃与燃烧过程,并考察了加力燃烧性能。试验结果表明,航空煤油可以在论文提及的燃烧组织方法与结构条件下发生自燃与稳定燃烧,该燃烧过程主要经历了随机火核生成、火核扩张、不稳定燃烧和稳定燃烧4个阶段;稳定燃烧条件下,其核心流中的燃烧效率可达99%。数值模拟得到平行流-涡系-平行流的流场结构。其中,混合器和扩张段的涡系结构有利于油气掺混和自燃发生,加力燃烧段的平行流有利于火焰稳定。本文的研究结果为进一步开展加力燃油的空间分布和组织无稳定器加力燃烧过程研究提供了有力支持。
刘勋伟[3]（2021）在《含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究》文中研究指明近年来国际上针对燃气轮机燃烧室提出的微混燃烧（Micro-mixing Combustion,MMC）技术成为研究热点,其是一种通过缩小燃料和空气流动混合尺度,达到强化出口均匀性实现低NOx燃烧的技术。常规天然气贫预混燃烧室主要通过旋流结构促进燃空混合,以及在喷嘴出口逆压梯度诱导高温烟气回流实现稳焰,而微混燃烧器内燃料和空气多以交叉射流或同轴射流的形式混合,一般不具备空气或燃料旋流结构,因此微混燃烧具有抑制回火、自点火的优势,尤其对于火焰传播速度较高的富氢燃料则成为其实现干低排放燃烧的可能选择之一,但对于呈现无旋、直喷、多射流特征的微混燃烧如何实现高燃烧强度下的稳定燃烧则成为关键,对此,本文开展了微混燃烧稳焰机制研究,主要工作如下:（1）设计开发了基于燃空对撞效应实现短距离（长径比≤1）高效掺混（不均匀度≤1%）的新型微混模型燃烧器。实验研究了常压条件下氢含量、热负荷等对火焰结构、火焰稳定性和CO/NOx排放的影响,获得了微混燃烧的火焰及排放特性。通过常压实验结果初步验证了其在宽含氢量范围内实现稳定低排放燃烧的可行性,具备应用于燃气轮机燃烧室的潜力;（2）对微混模型燃烧器的三维冷态流场进行了实验和数值研究,发现微混燃烧器的每个单喷嘴内部处于高湍流强度水平,相比多圆形射流,其射流会聚点向上游移动。喷嘴出口势能核心内湍流强度约为10%,而剪切层内湍流强度高达30%,平均速度分布呈顶帽状。采用RANS模拟的平均速度场和脉动速度场结果与实验结果基本吻合;（3）采用小火焰生成流形（Flamelet Generated Manifolds,FGM）数值模拟方法,在速度场得到验证的基础上,采用三角剖分插值数值方法完成小火焰自主建模以考虑含氢燃料的先导扩散效应,实现了含氢燃料微混火焰结构预测,实验验证了该方法对富氢燃料火焰的有效性;（4）基于纯甲烷和富氢甲烷两种典型燃料,验证了两种微混火焰下的湍流火焰速度模型,发现了微混燃烧的稳焰机制包括三种效应,分别是预混火焰的基本效应、剪切层拉伸效应、烟气回流效应。其中,剪切层拉伸效应主导着富氢微混火焰的稳焰,纯甲烷微混火焰则通过烟气回流效应实现稳焰。
陶成飞[4]（2021）在《旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究》文中认为预混燃烧技术由于在降低燃烧过程中氮氧化物（NOx）排放方面的良好性能,在燃气轮机等工业燃烧领域得到了广泛的应用。但是预混燃烧技术在实现清洁燃烧的同时,很容易受到燃烧不稳定（也就是热声不稳定）的困扰。随着工业界对清洁、高效、耐用、可靠的燃气轮机的不断需求,燃烧热声不稳定已经成为阻碍先进燃气轮机燃烧室研发的关键。燃烧不稳定是由不稳定燃烧器内的声波和火焰热释放耦合引起的,火焰与声波的相互作用将在燃烧室内形成非定常的流动振荡,热声不稳定的振幅如果持续增大,将损坏燃烧室的结构或影响燃烧器的正常运行。燃烧不稳定与声学振荡、流体流动/混合振荡和火焰热释放速率振荡等因素有关。交叉学科和非线性的特点,使得燃烧不稳定的分析和控制具有非常大的挑战。与此同时,在预混燃烧室中,燃烧不稳定和NOx排放总是紧密相关的,有时降低了NOx排放,燃烧不稳定出现的概率却会增加。因此如何实现燃烧不稳定与NOx的同步控制是非常重要的。截至目前,在热声振荡条件下,火焰—流动—声学的耦合机理还没有完全研究透彻,相应的热声振荡预测模型也主要停留在实验室阶段。热声振荡的非线性动态特性及其主动或被动控制的研究,是制约高性能燃烧系统尤其是重型燃气轮机燃烧室研发的关键。为了探究预混旋流火焰热声振荡下的特点,并开展相应的主动或被动控制研究,本文搭建了实验室尺度的甲烷旋流预混燃烧试验台,该试验台能够很好的用于燃烧热声振荡的理论和实验研究。本文还设计了各种类型的热声振荡横向射流控制结构,用来研究横向射流参数对热声振荡和NOx排放的控制效果。为了优化横向射流控制的效果,本文还创新性的提出了使用富氧介质和过热蒸汽射流,得从而到了更好的热声振荡抑制效果和更低的污染物排放浓度。为了优化热声振荡的实时主动控制系统,本论文还通过一维数值模拟的方法研究了不同控制策略下热声振荡主动控制器和执行器的响应特点。首先,研究了热声不稳定条件下预混火焰宏观结构和NOx排放的特点。主要研究了甲烷火焰的两个变量影响:燃料流量和当量比。研究结果表明,火焰的当量比逐渐从0.5增大到1.0后,火焰的宏观组织结构发生了变化,火焰前锋的长度先降低后升高,火焰根部的平均长度也逐渐降低。随着燃烧器的热功率和当量比的增加,火焰平均长度增加。预混燃烧热声不稳定的变化图表明了燃烧室内存在热声振荡的模态迁移。在热声不稳定条件下,火焰前锋或火焰根部的温度和速度场严重影响了NOx的排放浓度。研究还发现,沿着燃烧器的径向方向,火焰内循环区和外循环区的峰值温度均发生变化。其次,研究了横向射流参数变化对燃烧热声不稳定的影响。横流射流法简单易行,能同时改变火焰的化学反应过程和燃烧室的流场,从而影响燃烧反应物的混合和涡脱落过程。本文研究了横向射流的流量、射流高度、射流方向、射流介质和射流温度等因素对热声振荡的影响。通过合理的横向射流参数设置,热声振荡的抑制比能够达到90%以上,氮氧化物的抑制比能够达到50%以上。同时还发现,相对分子质量大的二氧化碳气体横向射流控制效果要比氮气、氩气和氦气好。此外,实验过程中还发现了非稳态火焰的模态切换。横向射流能够改变火焰结构,火焰总长度随着射流流量的增加而减小,火焰前锋或火焰根部的长度也随着射流流量的增加而减小。再次,研究了富氧介质和过热蒸汽横向射流的协同控制效果,实现了燃烧热声振荡和NOx排放的协同控制。富氧和过热蒸汽横向射流能够改变燃烧室的温度场,降低NOx排放浓度,在富氧介质和过热蒸汽横向射流下,预混火焰的声波和火焰热释放速率都出现了模态迁移,但两者模态迁移的临界转折点不同。在高流速的横向射流作用下,预混火焰将会变得分散、平坦。研究还发现富氧横向射流对燃烧不稳定的抑制效果与富氧介质的氧浓度有关,但富氧横向射流控制燃烧热声不稳定的具体物理—化学机制仍需进一步研究。然后,研究了混火焰在声场激振条件下的非线性响应。实验研究了非预混火焰在声学激励下的动态响应,通过非线性时间序列分析方法对实验数据进行了分析,得到了几种不同的火焰—声学共振模态。研究发现火焰—声学耦合共振只在一定的激振频率下出现,非预混燃烧器的燃烧室和进气段的声学共振特性不同,分别表现为准周期振荡和极限环振荡。火焰—声学耦合共振会导致燃烧器的振荡频率和振幅发生模态迁移,燃烧器入口长度和风量变化时,观察到了火焰热释放速率的间歇性抖动,燃烧器入口长度越长,振动越剧烈。最后,研究了不同的主动控制策略下热声振荡的主动控制效果。通过建立火焰和声场的热声耦合一维模型,对比了不同主动控制策略对热声极限环振荡状态和瞬态变化过程的抑制特点,还比较了主动控制过程中的热声振荡信号的衰减时间。最后为了评估主动控制的效果,研究了四种控制策略下,主动控制器的执行器电压幅值变化特点。
郭乔轩[5]（2020）在《贫预混旋流燃烧器的回熄火数值模拟研究》文中提出贫燃预混燃烧能降低火焰面温度从而有效降低热力学NOx的生成,是现代燃气轮机中普遍采用的低污染燃烧技术,但是因为贫燃预混燃烧过程偏离了合适的化学当量比,所以容易发生燃烧不稳定的现象。本文重点关注贫预混旋流燃烧器的回火和吹熄两种不稳定燃烧现象,通过建立快速预测回火和吹熄边界的数值模拟方法,用于分析和预测实际燃烧器的回熄火边界和稳定燃烧工况范围,以期为燃烧室设计和运行优化提供模拟分析手段。以文献中的贫预混旋流燃烧器为对象,采用稳态的计算流体力学模拟方法,改变工况逐步调节预混气混合分数获得一系列回火和吹熄边界值。对比分析使用Realizable k-ε和RSM两种湍流模型模拟得到的不同预混气成分下的燃烧器回火和吹熄边界,并与实验数据进行验证,根据结果在计算流体力学模拟中选择预测效果较好的RSM湍流模型。对模拟回火和吹熄边界过程中的得到的数据进行了分析,获得燃烧室特征位置的平均Damk?hler（Da）数与进口预混气的混合分数的关系,结果表明不同气速条件下回火临界点的1/Da以及吹熄临界点的Da和混合分数具有一定的线性相关性。随后,在固定进口几何旋流数的条件下,分析了三种旋流器进口结构尺寸对回熄火边界以及流场的影响,表明在固定几何旋流数情况下,存在最佳进口结构尺寸组合可获得燃烧器的最大稳定燃烧工况范围。在稳态模拟得到的回熄火边界基础上,选取典型工况进行非稳态的计算流体力学模拟,以获得回火和吹熄发生的动态变化过程。同时也对稳态模拟回火吹熄边界的方法进行对比验证,提取非稳态模拟得到的不同时刻燃烧室流场温度分布进行吹熄（LBO）分析,更加直观显示非稳态模拟吹熄结果。基于稳态的计算流体力学模拟数据,建立了燃烧器的化学反应器网络（CRN）模型,用于预测燃烧器的吹熄边界,并获得与稳态模拟结果相同趋势的吹熄边界,此方法可进一步缩短吹熄预测的计算消耗时间,实现更加快速的吹熄边界预测。将建立的稳态计算模拟方法应用于某干式低排放的贫预混旋流燃烧器回熄火边界预测,预测了燃料加氢和氧化剂加湿对回熄火边界的影响。同时,建立了贫预混旋流燃烧器的CRN模型,对吹熄边界进行预测,并得到与前文类似结论,也表明这种CFD-CRN快速吹熄预测方法存在进一步挖掘和改进的空间。
郑祥龙[6]（2020）在《燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究》文中认为提高燃烧室出口温度是提升燃气轮机效率的有效途径之一,但提高燃烧室出口温度将会大幅增加NOx排放。为缓和燃烧室出口温度与NOx排放之间的矛盾,燃料轴向分级形式的燃烧室设计方案逐渐受到关注并在高等级（1975 K）燃机中具有应用潜力。为评估燃料轴向分级燃烧降低NOx排放的潜力、探究影响NOx和CO排放性能的关键因素并了解其二级燃烧区的火焰特征,本文针对燃料轴向分级燃烧技术开展了一系列的模拟和实验研究,主要研究内容如下:首先,基于二级反应物与烟气的完全掺混和不完全掺混假设,分别构建了简化的燃料轴向分级燃烧化学反应器网络模型,并对燃料分配、停留时间分配、二级掺混不均匀性、壁面热损失、进气温度和压力等因素进行了参数化研究。针对燃机工况下的模拟计算表明,当燃烧室出口温度达到1975 K时,单级燃烧模式的NOx排放水平将会达到60 ppm@15%O2左右。而理想掺混条件下轴向分级燃烧方案可将NOx排放降低至16 ppm@15%O2左右（对应二级燃料比例为20%）,因此轴向分级燃烧方案应用于高等级燃机时具有明显的NOx减排潜力。提高二级燃料比例或缩短二级燃烧区停留时间,均可降低NOx排放量。其中,增加二级燃料比例对NOx的减排效果最为明显,当二级燃料比例达到10%时,在完全掺混条件下即可实现约40%的NOx减排量。但是,当二级反应物与烟气发生不完全掺混时,分级燃烧的排放性能会发生恶化,极端条件下甚至会导致分级燃烧的NOx排放量超过未分级模式。在模拟验证了燃料轴向分级燃烧降低NOx排放可行性的基础上,进一步搭建了模型燃烧室,并在常压条件下研究了燃料分配、一、二级当量比以及射流速度对NOx和CO排放特性的影响。实验结果显示,由于二级燃烧区存在局部掺混不均匀,分级燃烧室降低NOx排放的效果将会因燃烧室出口温度水平而异。当燃烧室出口温度水平为1975 K时,模型燃烧室单级模式下的NOx排放为8ppm@15%O2左右,此时采用轴向分级燃烧方式最高可实现约40%的NOx降低量。但当燃烧室出口温度水平较低时,分级燃烧的NOx减排能力会逐渐减弱甚至恶化。此外,实验中还发现二级NOx增量与二级温升之间呈线性而非指数增长关系,说明二级燃烧区的高温低氧氛围和富燃射流条件对NOx生成存在一定的抑制作用。对二级喷嘴射流速度影响的研究表明,在保证二级温升相同的条件下增加二级射流速度,可在一定程度上降低二级NOx排放量,且二级射流当量比越高,提高射流速度所带来的NOx降幅越大。基于上述模型燃烧室,进一步开展了光学测量研究。测量结果显示当二级射流当量比大于1时,进一步提高二级当量比或增加一级当量比,均会导致OH*强度的下降,这可用来解释Lean-Rich构型燃烧室在高燃烧室出口温度条件下的低NOx排放优势。对火焰抬升高度的分析表明,火焰抬升高度随两级当量比的增加均有不同程度的下降。当射流当量比超过1时,火焰会紧贴射流喷口,从而引发喷嘴或壁面超温的风险。此外,由于OH自由基在后火焰区的积累,OH-PLIF信号将无法准确反映局部热释放区的分布。而一维火焰模拟分析很好地解释了上述实验现象,并表明火焰内部存在潜在的NO再燃机制,从而进一步完善了LeanRich构型燃烧室的低NOx排放机制。由于实验中获取的流场信息有限,采用数值模拟方法对轴向分级燃烧中典型的交叉射流火焰进行了模拟研究。结果对比表明,RANS模拟不能准确预测雷诺应力项的大小,从而导致其对标量场分布的预测出现较大偏差。本论文选用解析度更高的尺度自适应模拟（Scale Adaptive Simulation,SAS）开展了交叉射流火焰的模拟验证工作。冷态模拟结果表明,尺度自适应模拟可以准确预测交叉射流的速度和雷诺应力场分布,进而使得其对标量场分布的预测结果有了明显的提升。采用尺度自适应模拟耦合涡耗散模型的热态模拟验证结果表明,该方法在不同工况下均可给出准确的速度场预测,并可反映射流中心迹线上的标量对数衰减特征。热态模拟结果显示均匀掺混的富燃料射流存在一定程度的贴壁燃烧现象,该现象会导致近喷嘴处壁面温度的升高并带来喷嘴或壁面超温的风险。为解决这一问题,本论文提出了非均匀燃料分布的二级喷嘴设计方案,模拟结果显示该方案可有效增加二级射流火焰抬升,并抑制二级燃烧区背风侧局部高温区的形成,从而改善二级喷嘴的燃烧性能。
张政[7]（2020）在《微小通道内火焰传播及稳定性的实验和数值研究》文中认为归功于微制造和集成电路技术的快速发展,使微型机电系统（MEMS）如各类便携式通讯设备和小型传感器等的快速原型设计和批量制造得以实现。当前,通常以各类化学电池为MEMS系统提供动力,但由于其体积能量密度较低,导致其在小型化方面存在较大的瓶颈。而相较于各类化学电池,碳氢燃料的能量密度要高十几甚至几十倍。因此,以碳氢燃料的微小尺度燃烧为MEMS供能从理论上将具有高能量比和可快速充能等显着优势。作为一个有较大潜力的微型供能技术,微小尺度燃烧技术自上世纪九十年代以来得到广泛的研究和快速的发展。然而与常规宏观尺度的燃烧不同,微小尺度燃烧往往在毫米甚至更小的尺度下进行,致使火焰与壁面间的热和化学相互作用增强,更易出现火焰失稳甚至是熄灭。因此,对微小尺度下火焰的传播行为和稳定性进行研究对其在MEMS系统中的安全和高效应用至关重要。针对上述微小尺度燃烧中存在的问题和挑战,本文分别从微型通道内低流速下火焰的向上传播和高流速下火焰的稳定性两方面进行实验和模拟研究。在火焰传播方面,通过构建矩形截面的微小通道,研究甲烷/空气预混火焰在其中的火焰传播特性。利用高速相机和激光诱导荧光（PLIF）系统获取了火焰传播速度、形态和火焰内部结构等火焰特征。分析了微小通道的高度、入口流速和当量比等参数对上述火焰特征的影响。此外,考虑到实际应用中存在的碳烟附着情况,研究对比了微通道内壁有无碳烟附着对火焰传播和火焰结构的影响。实验结果表明,在窄通道内火焰易由于流体动力学不稳性形成皱褶型火焰,导致速度的剧烈波动。而壁面碳烟附着对火焰传播速度有较明显的影响,其作用效果与当量比相关。在火焰的稳定性方面,通过在凹腔型微通道燃烧室内嵌入后置钝体,研究了钝体结构对提升火焰稳定性和燃烧效率的影响。基于对后置钝体对流动和组分输运对燃烧速率的影响的分析,提出由对流输运速率和反应速率之比定义的无量纲参数,局部达姆科勒数（DaL）,并发现后置钝体作用下燃烧效率的变化由DaL控制。另外,基于上述研究进一步提出了钝体-凹腔耦合稳燃结构。数值模拟结果表明,新型的稳燃结构可显着提升原单一稳燃结构的火焰稳定性。通过对微通道内稳燃结构附近区域的流动和燃烧的相互作用分析,揭示了耦合稳燃结构中钝体和凹腔的协同作用物理机理,为耦合型稳燃结构的进一步优化提供了思路。
张军华[8]（2020）在《短螺旋燃烧室单侧受限旋流流动特性研究》文中进行了进一步梳理本文的研究对象为一种新构型的短螺旋燃烧室,其最基本的特点为燃烧室的头部沿着发动机主轴线向周向倾斜了一定的角度,从而形成一种非轴向进气的结构。这种结构具有缩短发动机轴向长度、减少涡轮入口导叶数量和折转角、降低气动损失和所需涡轮冷却空气量的潜力。然而,由于短螺旋燃烧室的头部倾斜了一定角度,相邻头部的交界处增加了一段具有一定长度的侧壁面,其长度与头部倾斜角呈正相关。此时,燃烧室的旋流一侧受到侧壁面的约束,而另一侧却是非受限的,从而使燃烧室体现出单侧受限的旋流流动特征。为了对短螺旋燃烧室内的单侧受限旋流流动规律有更加深入且系统的认识,采用雷诺平均数值模拟、大涡模拟和实验对其进行了研究,相关研究内容总结如下:1)本文首先采用定常的雷诺平均数值模拟对七个不同头部安装角的燃烧室的流场进行分析,发现随着头部安装角的增加,旋流器下游回流区出现常规模态、单涡模态、临界模态和双涡模态。常规模态时展向截面上的旋涡为对称的环状;单涡模态时旋涡为马蹄状;随着流场逐渐变为临界模态和双涡模态,旋涡逐渐演化为封闭的环形。流场中出现不同旋涡模态及对应的旋涡形状与气动边界的形成与发展有关。气动边界位于侧壁面的下游,其可以抑制旋流的周向扩张,使切向角动量沿轴向的衰减被抑制,同时增大了燃烧室非受限侧回流区的径向压力梯度,因此使流场出现不同的旋涡模态。气动边界对燃烧导致的气体膨胀敏感,燃烧状态下气动边界对旋流的约束减弱,旋涡模态转换时对应的安装角比冷态的大。2)基于定常的雷诺平均数值模拟的结果,选取了属于常规模态、单涡模态、临界模态和双涡模态的四个燃烧室进行更进一步的研究。采用大涡模拟、粒子图像测速仪实验、本征正交分解和动态模态分解对单侧受限旋流中的进动涡核及其与火焰之间的相互作用进行了研究。结果表明:进动涡核和对称的相干结构是支配流场扰动的主要结构。进动涡核导致燃烧室回流区绕着旋流器中轴线进动,而对称的相干结构则引起回流区的变形。通过分析进动涡核引起的周向扰动波的强度,发现其在常规模态时最强,而在单涡模态时最弱,随着流场过渡到临界模态和双涡模态,其强度又逐渐增加。进一步的分析表明侧壁面的存在导致单侧受限旋流的剪切层厚度变厚,从而抑制了流动的绝对不稳定性,使进动涡核的强度变弱。随后采用动态模态分解对常规模态和临界模态的进动涡核与火焰之间的相互作用进行了研究。发现常规模态下进动涡核引起的压力脉动局限于旋流器内部,其能引起局部的热释率脉动但总热释率脉动较小。在临界模态,进动涡核引起的压力脉动不仅存在于旋流器内部,还呈现出向燃烧室远场传播的特征,且此时整体的热释率脉动较大。3)在对短螺旋燃烧室内的单侧受限旋流流动有较为清晰的认识后,对不同头部安装角的燃烧室的总体性能进行了初步的探索。考察了不同头部安装角的燃烧室的燃烧效率、总压损失、出口温度分布、回流流量以及出口流动角等参数,发现短螺旋燃烧室的燃烧效率都普遍高于常规燃烧室的,且其总压损失也较小、出口温度分布较均匀。但是其回流流量却比常规燃烧室的小,这可能会对火焰的稳定不利。出口流动角的结果表明短螺旋燃烧室出口的流动方向会偏离发动机轴线,从而有利于减小涡轮入口导叶折转角和数量。综合分析这些参数,可以认为当头部安装角为15°时的短螺旋燃烧室的性能比较优异,但仍需对其进行额外的优化设计,从而为未来的实际应用提供基础。
陈祥[9]（2020）在《变截面管道内爆轰波起爆及传播特性研究》文中研究指明随着航空航天与宇宙探索事业的发展,未来高性能飞行器迫切需要先进的动力推进装置,脉冲爆震发动机基于爆轰燃烧,具有热效率高、推重比大、适用性广等优点,是未来航空航天领域理想动力装置之一。缓燃向爆震转捩（Deflagration to Detonation Transition,简称DDT）是脉冲爆震发动机研究领域的重点研究内容,有效减小起爆距离和缩短起爆时间是提高脉冲爆震发动机性能的重要举措。本文在充分调研国内外DDT研究动态的基础上,针对管道截面变化对DDT过程的影响问题,采用自主设计的变截面爆轰管道装置,利用压力传感器和离子探针系统对截面突缩管道内DDT特性进行实验研究,获得了管道截面突缩结构对爆轰波起爆及传播特性的影响;并对截面突缩及突扩管道内DDT过程进行二维数值模拟,分析爆轰波起爆过程中火焰及压力的传播行为以及DDT过程的影响因素,主要研究内容和结论如下:（1）设计了三种不同引爆管长度的截面突缩管道装置,建立了截面突缩爆轰实验台,实验研究了截面突缩管道及直管内甲烷/氧气爆轰波起爆及传播特性,实验结果表明:当截面突缩比为5:3、引爆管长度为30cm时,截面突缩对DDT过程有明显的加速作用,初始压力为20和15kPa下,截面突缩管道起爆距离比在直管内分别缩短22%和19%,但截面突缩对稳定爆轰波状态基本没有影响。随着初始压力的升高,DDT过程逐渐加快,管道内各处峰值压力逐渐升高,但是初始压力对稳定爆轰速度影响不大。采用实验和数值模拟相结合的方法研究了截面突缩管道内引爆管长度对爆轰波起爆和传播特性的影响,结果表明:引爆管长度从3050cm时,起爆距离先缩短后增加,稳定爆轰波峰值压力随着引爆管长度的增加而增加。（2）数值模拟研究了截面突缩、突扩管道内甲烷/氧气DDT过程中火焰及压力波发展情况,并对管道突变的结构参数对DDT过程的影响进行分析。结果表明:截面突缩管道内,压力波传播到变截面处,由于截面的阻碍形成回传压力波,受到回传压力波的影响,火焰传播速度暂时降低,但火焰从引爆管进入爆轰管后,速度迅速回升,逐渐以郁金香型火焰形态传播,直至形成爆轰;引爆管内径4060mm即截面突扩比4:3到5:3再到2:1时,起爆距离先缩短后增加;引爆管和爆轰管尺寸相同时,起爆距离和火焰在截面突缩处延迟时间均随着收缩角度的增加而减小。截面突扩管道内,火焰在截面变化处不会受到回传压力波的阻碍,反而会由于突然进入大管径管道而短暂的加速,在引爆管内径合适时,火焰在引爆管内就已形成郁金香型火焰,火焰进入爆轰管后,郁金香火焰遭到破坏,截面突扩程度（截面突扩比、扩张角度）较小时,可在爆轰管内重新形成郁金香火焰,最终形成爆轰;起爆距离和时间随着截面突扩比的增加而减小;引爆管和爆轰管尺寸相同时,扩张角度越大,起爆距离和时间越短。（3）通过不同变截面管道内DDT过程火焰传播速度的对比可以得出:截面突缩管道内,合适的引爆管尺寸可大幅度缩短起爆距离,反之会阻碍爆轰波的形成;截面突扩管道内火焰的加速起爆过程主要受引爆管尺寸的影响,受截面变化的影响较小。对于爆轰波经过截面突变段的传播特性,截面突缩比较小时,爆轰波传播到截面突缩处,部分受到截面阻碍作用的爆轰波形成高温高压区,并向管道中心处移动,另一部分爆轰波可直接传入小管径管道,保持原有状态继续传播。截面突扩比较小时,爆轰波经过截面突扩段不会解耦,但爆轰波形态会由平面波转为球面波,最终再次形成平面波传播。
张晨欣[10]（2020）在《壁面作用下的甲烷/空气预混射流火焰结构与燃烧特性》文中认为大多数实际应用的燃烧系统中都存在壁面,它在气体动力学、热力学和反应动力学等方面均强烈影响着燃烧过程。事实上,火焰-壁面的相互作用是目前未燃碳氢化学物排放的主要机制之一,随着排放要求越来越严苛,对于燃烧系统效率和碳氢化合物排放限值的要求越来越高,亟需研究火焰-壁面相互作用这一双向耦合过程。这不仅能为发动机和各类燃烧室的设计提供理论依据,还可以丰富燃烧装置内部的近壁面燃烧理论。因此,本文在结合国内外学者对火焰-壁面相互作用研究现状的基础上,针对壁面作用下的CH4/Air预混射流火焰结构及燃烧特性进行了实验和数值模拟研究。具体研究内容和成果如下:（1）搭建了用于研究射流火焰与壁面相互作用的实验台架。基于实验台架的相关参数,耦合相关化学反应机理,建立了壁面作用下CH4/Air预混燃烧过程的二维数值计算模型,并进行了实验验证,发现模拟结果与实验结果具有较好的一致性。（2）通过实验和数值模拟相结合的方法,对比无壁面作用的情况,给出了不同雷诺数下壁面对CH4/Air预混射流火焰特性的影响规律。结果表明,壁面作用下的预混锥轮廓长度小于无壁面时所对应的长度。壁面的存在会抑制火焰向下游拉伸,使预混锥高度减小、预混锥尖端处宽度增加。在壁面作用下,整体温度云图会沿着径向扩展,最高温区域范围小于无壁面时的情况。在近壁面处,气体的温度梯度和速度梯度均会增加。此外,壁面的存在改变了中心线上的气体速度,增加预混锥尖端附近的最大压力值以及整体压力。（3）以数值模拟为主,实验研究为辅的方法获得了不同壁面位置时CH4/Air预混射流火焰的燃烧特性。结果表明,随着燃烧器出口到壁面下表面的垂直距离（即分离距离）的增加,火焰内部的预混锥逐渐从喇叭形变为完整锥形,预混锥轮廓的长度逐渐增加。当壁面在预混锥尖端上方时,随着分离距离的增加,预混锥高度逐渐增加,但增幅逐渐减小;中心线上的混合气温度峰值和速度峰值逐渐增加;中心线上的反应物（CH4）、中间产物（CO）和生成物（CO2,H2O）的净反应速率峰值和峰值所对应的轴向距离均随之增加。此外,在壁面与预混锥尖端最接近时（即分离距离为11 mm时）,近壁面处气体的径向温度峰值和速度梯度均为最大。近壁面处化学反应强度随着分离距离的减小而逐渐增强。此外,随着分离距离的增加,CO排放因子先增加再降低最后基本不变。在分离距离略小于预混锥高度时,CO排放因子达到峰值。（4）通过数值模拟的方法研究了壁面物性参数对近壁面处CH4/Air预混射流火焰燃烧特性的影响规律。结果表明,壁面导热系数的降低导致近壁面处的混合气温度升高,温度梯度减小,并且有利于增强CO与OH之间的反应强度,使得CO2浓度增加。气固界面上的传热强度随着壁面导热系数增加而增强。随着壁面散热逐渐增强,壁面温度逐渐降低,近壁面处的气体温度随之减小,近壁面处化学反应强度减弱,气固界面上的传热强度增强。
二、Study on Dynamical Behavior of Turbulent Premixed V-flames（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Study on Dynamical Behavior of Turbulent Premixed V-flames（论文提纲范文）
（1）基于空间激光诊断技术的旋流预混火焰稳定性机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 贫燃旋流预混燃烧特性国内外研究现状 |
| 1.2.1 流场与火焰的平面激光诊断技术 |
| 1.2.2 流场空间诊断技术 |
| 1.2.3 火焰空间诊断技术 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 2 实验平台搭建及诊断系统 |
| 2.1 燃烧室系统 |
| 2.2 光学测量系统 |
| 2.2.1 流场的空间激光诊断技术 |
| 2.2.2 OH*火焰诊断系统 |
| 2.3 数据处理手段及分析方法 |
| 2.3.1 火焰图像的处理方法 |
| 2.3.2 火焰-流场联合处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于空间激光诊断技术的燃烧室内流动规律研究 |
| 3.1 速度场分析 |
| 3.1.1 空间激光诊断技术的准确性 |
| 3.1.2 旋流流场的三维流动特征 |
| 3.1.3 旋流数对旋流场流动的影响规律 |
| 3.2 旋流场内涡结构的辨识与表征 |
| 3.2.1 涡结构辨识方法 |
| 3.2.2 雷诺数对空间涡结构的影响规律 |
| 3.3 湍流动能及耗散率 |
| 3.3.1 大涡PIV |
| 3.4 本章小结 |
| 4 贫燃旋流预混火焰结构特征研究 |
| 4.1 旋流预混火焰失稳发展规律 |
| 4.1.1 火焰宏观结构转变 |
| 4.2 贫燃旋流预混燃烧瞬时火焰的研究 |
| 4.3 火焰结构-流场耦合作用机理研究 |
| 4.3.1 火焰极限拉伸应变 |
| 4.3.2 火焰拉伸应变算法的比较与分析 |
| 4.3.3 不同当量比下Κ/Κ_(ext) |
| 4.4 涡量-火焰耦合作用机理研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）基于无稳定器的加力燃烧组织方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 无稳定器加力燃烧组织方法特点 |
| 1.3 加力燃烧组织方法研究进展 |
| 1.4 涡轮级间高温高速气流条件下雾化研究进展 |
| 1.4.1 高温高速气流中喷雾雾化特性研究 |
| 1.4.2 横向射流轨迹研究 |
| 1.5 混合器对掺混效果研究进展 |
| 1.6 航空煤油自燃及火焰自稳定研究进展 |
| 1.7 本文研究目标及内容 |
| 第2章 无稳定器加力燃烧组织基本方案 |
| 2.1 设计思想 |
| 2.2 基本方案 |
| 2.3 理论分析 |
| 2.3.1 蒸发延迟时间 |
| 2.3.2 化学延迟时间 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 涡轮级间燃油雾化、蒸发数值研究 |
| 3.1 涡轮级间燃油雾化、蒸发数值模拟模型 |
| 3.1.1 原型机涡轮级几何参数及工况 |
| 3.1.2 数值计算网格及边界条件 |
| 3.1.3 湍流模型 |
| 3.1.4 颗粒轨道模型 |
| 3.1.5 雾化和蒸发模型 |
| 3.1.6 数值模拟方法验证 |
| 3.2 燃油喷射位置对雾化、蒸发效果的影响 |
| 3.2.1 燃油喷射位置分布 |
| 3.2.2 流场特征 |
| 3.2.3 喷雾运动轨迹 |
| 3.2.4 喷雾粒径分布 |
| 3.2.5 涡轮出口气态燃油浓度分布 |
| 3.2.6 燃油多点组合喷射 |
| 3.3 涡轮内横向射流的雾化、蒸发效果研究 |
| 3.3.1 射流轨迹 |
| 3.3.2 粒径分布 |
| 3.3.3 气态燃油分布 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温高速气流条件下燃油雾化试验研究 |
| 4.1 试验设备 |
| 4.1.1 试验系统 |
| 4.1.2 高温热风洞 |
| 4.1.3 雾化测量段 |
| 4.1.4 喷油杆 |
| 4.1.5 射流特征激光测量 |
| 4.1.6 试验结果处理 |
| 4.2 试验工况 |
| 4.3 高温高速气流中横向射流燃油分布特点 |
| 4.4 高温高速气流中横向射流的受力分析 |
| 4.4.1 射流流量 |
| 4.4.2 气流速度 |
| 4.4.3 气流温度 |
| 4.5 横向射流轨迹拟合 |
| 4.5.1 动量比q |
| 4.5.2 韦伯数We |
| 4.5.3 气动韦伯数We_a |
| 4.5.4 横向射流轨迹的拟合方法 |
| 4.5.5 高温高速气流中横向射流轨迹拟合 |
| 4.6 燃油射流轨迹宽度及蒸发距离分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 混合器对可燃混气掺混效果研究 |
| 5.1 混合器几何结构 |
| 5.2 数值计算网格及边界条件 |
| 5.3 混合器尾缘形状对掺混效果的影响 |
| 5.3.1 混合器下游涡系结构 |
| 5.3.2 混合器下游湍动能分布 |
| 5.3.3 混合器下游气态燃油分布 |
| 5.3.4 燃油与气流的混合特性 |
| 5.3.5 混合器下游总压恢复系数分布 |
| 5.4 混合器掺混效果试验研究 |
| 5.4.1 试验装置 |
| 5.4.2 试验工况 |
| 5.4.3 混合器形状对单点燃油喷射燃油纵向分布的影响 |
| 5.4.4 多喷油杆组合供油混合器下游燃油分布 |
| 5.4.5 不同气流条件对混合器下燃油分布的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 PVA无稳定器加力燃烧组织方法验证 |
| 6.1 PVA无稳定器加力燃烧试验模型 |
| 6.1.1 涡轮模拟段 |
| 6.1.2 加力燃烧室试验段 |
| 6.1.3 烟气分析仪 |
| 6.1.4 试验工况 |
| 6.2 PVA无稳定器加力燃烧流场数值模拟 |
| 6.2.1 几何模型及计算网格 |
| 6.2.2 无稳定器加力燃烧室流场及燃油空间分布 |
| 6.3 PVA无稳定器加力燃烧室性能试验 |
| 6.3.1 加力燃烧室燃烧过程 |
| 6.3.2 加力燃烧室出口烟气成分分析 |
| 6.3.3 加力燃烧室燃烧效率分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 重型燃气轮机燃烧室技术发展 |
| 1.1.3 微混燃烧技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微混燃烧技术发展 |
| 1.2.2 多微混射流的流动特性 |
| 1.2.3 燃料组分对燃烧特性的影响 |
| 1.2.4 微混燃烧的稳焰机制 |
| 1.3 课题研究内容及预期目标 |
| 第2章 CFD数值模拟方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 燃烧模型 |
| 2.3.1 先导扩散效应与FGM燃烧模型 |
| 2.3.2 扩散FGM小火焰建模 |
| 2.3.3 FGM-PDF表的建立 |
| 2.3.4 湍流火焰速度模型 |
| 第3章 微混燃烧的火焰及排放特性 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 微混模型燃烧器设计 |
| 3.3 实验设置 |
| 3.4 火焰结构特性 |
| 3.4.1 不同当量比下的火焰形态 |
| 3.4.2 热负荷/出口速度的影响 |
| 3.4.3 不同氢含量的影响 |
| 3.5 排放特性 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 多微混射流的流动特性 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 多微混射流流动特性的实验研究 |
| 4.2.1 实验设置 |
| 4.2.2 实验可重复性 |
| 4.2.3 喷嘴之间的差异 |
| 4.2.4 雷诺数的影响 |
| 4.2.5 不同截面速度径向分布差异 |
| 4.2.6 单喷嘴与多喷嘴的差异 |
| 4.3 数值模拟验证 |
| 4.3.1 数值设置与网格无关性验证 |
| 4.3.2 数值模拟结果验证 |
| 4.3.3 喷嘴出口附近速度分布 |
| 4.3.4 燃空掺混均匀性 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 富氢微混火焰模拟 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 FGM小火焰建模 |
| 5.3 富氢微混火焰模拟 |
| 5.3.1 实验和模拟设置 |
| 5.3.2 冷态流场验证 |
| 5.3.3 火焰OH云图对比 |
| 5.3.4 火焰根部位置对比 |
| 5.3.5 火焰剪切层对比 |
| 5.3.6 轴向中心线OH对比 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 微混燃烧的稳焰机制研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 预混火焰的基本效应 |
| 6.2.1 微混火焰的界定 |
| 6.2.2 湍流火焰速度模型验证 |
| 6.2.3 微混燃烧的稳焰区 |
| 6.2.4 唇缘结构对稳焰区的影响 |
| 6.3 剪切层拉伸效应 |
| 6.4 烟气回流效应 |
| 6.4.1 几何简化与网格设置 |
| 6.4.2 伴流对微混稳焰的影响 |
| 6.4.3 多喷嘴间距对微混稳焰的影响 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点总结 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（4）旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号清单 |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 燃烧热声不稳定的诱因研究现状 |
| 1.2.1 燃烧室内流场的影响 |
| 1.2.2 火焰热释放率的影响 |
| 1.2.3 燃烧室声学阻抗的影响 |
| 1.3 燃烧热声不稳定的被动控制研究现状 |
| 1.4 燃烧热声不稳定的主动控制研究现状 |
| 1.5 燃烧热声不稳定的动态特性研究现状 |
| 1.6 论文选题依据与研究内容 |
| 1.6.1 论文选题依据 |
| 1.6.2 论文研究内容 |
| 2.预混燃烧热声振荡和污染物排放的变化特点 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验设置 |
| 2.2.1 预混燃烧器结构设计 |
| 2.2.2 仪器设备介绍 |
| 2.3 预混燃烧热声不稳定包络线图 |
| 2.4 预混火焰宏观结构的演变过程 |
| 2.5 NO_x排放特性 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.横向射流参数对预混燃烧热声不稳定的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 横向射流结构对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.2.1 环形微孔结构设计 |
| 3.2.2 热声不稳定的环形微孔射流优化控制 |
| 3.2.3 火焰热释放的振幅和频率迁移 |
| 3.2.4 火焰长度和温度分布的变化 |
| 3.2.5 研究小结 |
| 3.3 横向射流方向对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.3.1 扁口射流结构设计 |
| 3.3.2 水平和垂直方向射流对燃烧不稳定的影响 |
| 3.3.3 水平和垂直方向射流对NO_x排放的影响 |
| 3.3.4 水平和垂直方向射流对火焰形态的影响 |
| 3.3.5 研究小结 |
| 3.4 横向射流介质对燃烧不稳定性的影响 |
| 3.4.1 横向射流流量的影响 |
| 3.4.2 射流喷嘴内径的影响 |
| 3.4.3 不同射流介质对NO_x排放的影响 |
| 3.4.4 火焰模态的变化特点 |
| 3.4.5 研究小结 |
| 4.Oxy富氧横向射流对燃烧热声振荡和NO_x排放的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 环形N_2/O_2和 CO_2/O_2射流对燃烧不稳定和 NO_x排放的影响 |
| 4.2.1 CO_2/O_2和N_2/O_2射流对燃烧不稳定的影响 |
| 4.2.2 燃烧器的NO_x排放和温度场变化特点 |
| 4.2.3 火焰宏观结构的变化特点 |
| 4.2.4 研究小结 |
| 4.3 不同预热温度的CO_2/O_2射流燃烧不稳定和排放的影响 |
| 4.3.1 预热CO_2/O_2射流对燃烧不稳定的影响 |
| 4.3.2 NO_x排放的特点 |
| 4.3.3 火焰模态的变化 |
| 4.3.4 研究小结 |
| 4.4 富氧横向射流控制热声不稳定时的相关性分析 |
| 4.4.1 相关性分析 |
| 4.4.2 火焰振荡模态的变化 |
| 4.4.3 研究小结 |
| 5.过热蒸汽对热声不稳定和NO_x排放的协同控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设备 |
| 5.3 蒸汽流速的影响 |
| 5.4 蒸汽射流喷嘴尺寸的影响 |
| 5.5 蒸汽射流下NO_x排放特性 |
| 5.6 火焰结构的变化 |
| 5.7 本章小结 |
| 6.燃烧器几何结构对热声振荡动态特性的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验装置与非线性时间序列分析 |
| 6.3 声场激振下的火焰—声学共振 |
| 6.4 火焰—声学共振特性的分析 |
| 6.5 火焰热释放共振特性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7.热声振荡主动控制时的衰减时间和抑制比研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 热声耦合的数学建模 |
| 7.3 Simulink仿真模型 |
| 7.4 极限环和瞬态热声振荡的控制 |
| 7.5 控制器和执行器的有效性 |
| 7.6 控制过程中热声衰减时间的变化 |
| 7.7 本章小结 |
| 8.全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.1.1 主要研究成果和结论 |
| 8.1.2 主要创新点 |
| 8.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间研究成果和荣誉 |
（5）贫预混旋流燃烧器的回熄火数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外应用和研究现状 |
| 1.2.1 回熄火边界的判断 |
| 1.2.2 回熄火的机理研究 |
| 1.2.3 燃烧室结构参数对回熄火边界的影响 |
| 1.2.4 燃烧室运行参数对回熄火边界的影响 |
| 1.2.5 回熄火的数值模拟方法 |
| 1.2.6 回熄火中的准则数分析 |
| 1.2.7 化学反应器网络模型用于吹熄预测 |
| 1.2.8 研究现状小结 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 回熄火边界的计算流体力学模拟方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算流体力学模型介绍 |
| 2.2.1 湍流模型 |
| 2.2.2 燃烧模型 |
| 2.3 计算流体力学模型验证 |
| 2.3.1 网格划分及计算条件设置 |
| 2.3.2 模拟结果验证 |
| 2.4 回熄火边界的稳态模拟验证 |
| 2.4.1 旋流器几何模型 |
| 2.4.2 网格无关性验证 |
| 2.4.3 计算模型及边界条件设置 |
| 2.4.4 回熄火判断 |
| 2.4.5 回熄火模拟结果验证 |
| 2.4.6 准则数的分析应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 旋流器进口结构对回熄火边界的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 旋流器进口结构 |
| 3.3 不同旋流器进口的回熄火边界 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 贫预混旋流燃烧器回熄火的非稳态模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 回熄火非稳态模拟 |
| 4.2.1 计算设置 |
| 4.2.2 回火结果分析 |
| 4.2.3 吹熄结果分析 |
| 4.3 吹熄过程分析 |
| 4.3.1 LBO分析方法介绍 |
| 4.3.2 LBO分析结果 |
| 4.4 采用化学反应器网络预测吹熄过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 DLN旋流燃烧器的回熄火边界数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 DLN贫预混旋流燃烧器 |
| 5.3 不同预混气成分对回熄火边界的影响 |
| 5.3.1 燃料加氢对回熄火边界的影响 |
| 5.3.2 空气加湿对回熄火边界的影响 |
| 5.4 化学反应器网络模型预测吹熄边界 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号列表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 燃料轴向分级燃烧技术的研究现状 |
| 1.2.1 燃料轴向分级燃烧的反应动力学研究 |
| 1.2.2 燃料轴向分级燃烧的污染物排放特性研究 |
| 1.2.3 二级燃烧区的火焰及流动特征研究 |
| 1.2.4 燃料轴向分级燃烧技术的应用现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 燃料轴向分级燃烧的化学反应器网络模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 燃料轴向分级燃烧的CRN模型 |
| 2.3 CRN模型校验 |
| 2.3.1 CRN模型的实验验证 |
| 2.3.2 NO_x生成路径分析方法及验证 |
| 2.4 CRN模拟结果及分析 |
| 2.4.1 燃料分配的影响 |
| 2.4.2 停留时间分配的影响 |
| 2.4.3 二级射流与烟气掺混程度的影响 |
| 2.4.4 壁面热损失的影响 |
| 2.4.5 进气温度的影响 |
| 2.4.6 压力的影响 |
| 2.4.7 模拟燃机工况下的NO_x减排潜力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 燃料轴向分级燃烧污染物排放实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验平台及方法 |
| 3.2.1 实验平台 |
| 3.2.2 测量方法 |
| 3.2.3 实验流程 |
| 3.2.4 实验工况 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 单级模式下污染物排放特性 |
| 3.3.2 燃料轴向分配比例的影响 |
| 3.3.3 一、二级当量比的影响 |
| 3.3.4 二级喷嘴射流速度的影响 |
| 3.3.5 燃料轴向分级燃烧方案排放特性对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 燃料轴向分级燃烧交叉射流火焰特性的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验工况 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 二级燃烧区火焰图像分析 |
| 4.3.2 OH~*测量结果及分析 |
| 4.3.3 OH-PLIF测量结果及分析 |
| 4.3.4 实验结果的模拟分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 交叉射流火焰数值模拟方法及验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模拟方法简介 |
| 5.2.1 控制方程组的封闭 |
| 5.2.2 湍流模型简介 |
| 5.2.3 燃烧模型简介 |
| 5.3 交叉射流流场的冷态模拟及验证 |
| 5.3.1 几何模型及边界条件 |
| 5.3.2 RANS方法的验证 |
| 5.3.3 SAS和 WMLES模拟的验证 |
| 5.4 交叉射流火焰的热态模拟及验证 |
| 5.4.1 几何模型、网格及边界条件 |
| 5.4.2 迹线及速度场分布验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 交叉射流火焰数值模拟及分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 JIC火焰的瞬态结果分析 |
| 6.2.1 冷、热态流场涡结构对比 |
| 6.2.2 迎、背风侧的瞬态火焰特征 |
| 6.3 JIC火焰的时均结果分析 |
| 6.3.1 冷态射流中心迹线上的标量衰减特征 |
| 6.3.2 燃烧反应对JIC流场的影响 |
| 6.3.3 JIC流场的壁温分布 |
| 6.4 进口燃料分布对JIC流场的影响 |
| 6.5 JIC流场掺混均匀性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）微小通道内火焰传播及稳定性的实验和数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 微小尺度燃烧的应用 |
| 1.1.2 主要问题和挑战 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 火焰特征 |
| 1.2.2 稳燃技术研究 |
| 1.3 研究目标 |
| 1.4 章节安排 |
| 第2章 实验设备与原理 |
| 2.1 燃烧器与配气系统 |
| 2.1.1 微通道型燃烧器 |
| 2.1.2 碳烟附着装置 |
| 2.2 探测装置 |
| 2.2.1 高速摄像机 |
| 2.2.2 OH-PLIF系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 微通道内火焰传播 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 总体实验设计 |
| 3.2.1 实验方法 |
| 3.2.2 碳烟附着方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 火焰动态行为 |
| 3.3.2 火焰传播速度 |
| 3.3.3 壁面碳烟附着的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 后置钝体对凹腔型微通道内燃烧特性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模拟方法 |
| 4.2.1 几何模型 |
| 4.2.2 数值模型 |
| 4.2.3 网格独立向及模型验证研究 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同结构燃烧室的性能对比分析 |
| 4.3.2 温度分布及热量损失分析 |
| 4.3.3 流场结构对比分析 |
| 4.3.4 反应物输运及反应速率分析 |
| 4.3.5 局部达姆科勒数 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钝体和凹腔耦合结构对火焰稳定性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值方法 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 数值模型 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 火焰特征 |
| 5.3.2 耦合型和传统型微燃烧室对比 |
| 5.3.3 钝体阻塞比的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）短螺旋燃烧室单侧受限旋流流动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 短螺旋燃烧室设计和性能研究 |
| 1.3 旋流中的旋涡破碎研究 |
| 1.3.1 旋涡破碎发生的物理机制 |
| 1.3.2 旋涡破碎的类型及控制 |
| 1.4 旋流中的进动涡核研究 |
| 1.4.1 进动涡核形成的物理机制 |
| 1.4.2 进动涡核与火焰的相互作用 |
| 1.4.3 进动涡核与声波的非线性耦合 |
| 1.4.4 进动涡核的控制 |
| 1.5 综述小结 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 1.6.3 研究思路 |
| 第2章 研究方法 |
| 2.1 雷诺平均数值模拟 |
| 2.1.1 湍流模型 |
| 2.1.2 燃烧模型 |
| 2.1.3 离散相模型 |
| 2.1.4 计算模型和网格划分 |
| 2.1.5 边界条件和数值方法 |
| 2.1.6 算法验证 |
| 2.2 大涡模拟 |
| 2.2.1 计算模型和网格划分 |
| 2.2.2 亚格子模型 |
| 2.2.3 边界条件和数值方法 |
| 2.2.4 算法验证 |
| 2.3 数据后处理方法 |
| 2.3.1 傅里叶变换 |
| 2.3.2 三次分解 |
| 2.3.3 本征正交分解 |
| 2.3.4 动态模态分解 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 单侧受限旋流中的旋涡模态 |
| 3.1 旋涡模态 |
| 3.1.1 旋涡模态的分类 |
| 3.1.2 旋涡模态的形状 |
| 3.2 气动边界的形成与发展 |
| 3.2.1 气动边界的形成 |
| 3.2.2 气动边界沿轴向的发展 |
| 3.3 气动边界导致旋涡模态转换的分析 |
| 3.3.1 切向角动量随轴向的变化特征 |
| 3.3.2 径向上的压力分布 |
| 3.4 不同旋涡模态对燃烧的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 单侧受限旋流中的进动涡核 |
| 4.1 冷态速度场 |
| 4.2 实验检验 |
| 4.2.1 实验台的建立 |
| 4.2.2 测量系统 |
| 4.2.3 实验结果 |
| 4.3 进动涡核和对称相干结构分析 |
| 4.3.1 三维进动涡核显示 |
| 4.3.2 时间和空间POD模态 |
| 4.3.3 相平均速度场 |
| 4.3.4 进动涡核引起的周向扰动波分析 |
| 4.3.5 进动涡核的抑制 |
| 4.4 热态流场 |
| 4.4.1 平均和瞬态流场 |
| 4.4.2 进动涡核与火焰的相互作用 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 短螺旋燃烧室综合性能研究 |
| 5.1 燃烧效率 |
| 5.2 总压损失 |
| 5.3 出口温度分布 |
| 5.4 回流流量 |
| 5.5 出口速度角 |
| 5.6 小结 |
| 主要结论、创新点与展望 |
| 本文主要结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）变截面管道内爆轰波起爆及传播特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 爆轰波基本概念 |
| 1.2.1 爆轰现象 |
| 1.2.2 C-J理论及ZND模型 |
| 1.2.3 缓燃向爆震转捩(DDT) |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 直管内DDT过程研究现状 |
| 1.3.2 变截面管道内DDT过程研究现状 |
| 1.3.3 其他管道内爆轰波传播研究现状 |
| 1.3.4 研究现状总结 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 实验系统及数值模型的建立 |
| 2.1 实验系统 |
| 2.1.1 爆轰管道系统 |
| 2.1.2 点火系统设备 |
| 2.1.3 充、配气系统 |
| 2.1.4 数据采集系统 |
| 2.1.5 实验准备及实验过程 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 基本假设 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 湍流模型 |
| 2.2.4 化学反应模型 |
| 2.2.5 数值方法 |
| 2.3 数值模型验证 |
| 2.3.1 网格及时间独立性验证 |
| 2.3.2 实验验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 爆轰波起爆及传播特性的影响因素分析 |
| 3.1 截面突缩管道与直管内DDT过程对比 |
| 3.2 初始压力对火焰传播特性的影响 |
| 3.3 引爆管长度对火焰传播特性的影响 |
| 3.4 截面突变段爆轰波传播特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 管道突缩的结构参数对DDT过程的影响 |
| 4.1 截面突缩管道内火焰及压力波的传播过程 |
| 4.2 截面突缩比对爆轰波起爆特性的影响 |
| 4.3 收缩角度对爆轰波起爆特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 管道突扩的结构参数对DDT过程的影响 |
| 5.1 截面突扩管道内火焰及压力波的传播过程 |
| 5.2 截面突扩比对爆轰波起爆特性的影响 |
| 5.3 扩张角度对爆轰波起爆特性的影响 |
| 5.4 不同变截面管道内火焰传播速度对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文及其他科研成果 |
（10）壁面作用下的甲烷/空气预混射流火焰结构与燃烧特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 火焰-壁面相互作用的概念 |
| 1.2.1 基本概念与发展 |
| 1.2.2 模型的简化与分类 |
| 1.3 国内外的研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验台架与数值计算模型 |
| 2.1 实验装置和方法 |
| 2.1.1 实验平台和装置 |
| 2.1.2 燃烧器和水冷壁面的结构 |
| 2.1.3 实验方法 |
| 2.2 计算模型和方法 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.2.3 化学反应动力学模型 |
| 2.2.4 计算方法 |
| 2.2.5 网格无关性验证 |
| 2.2.6 实验验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 有无壁面情况下的CH4/Air预混射流火焰特性 |
| 3.1 火焰结构的对比 |
| 3.2 可燃极限的对比 |
| 3.3 温度场的对比 |
| 3.4 速度场和压力场的对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同壁面位置时CH4/Air预混射流火焰的燃烧特性 |
| 4.1 火焰形态的转变 |
| 4.2 可燃极限的分析 |
| 4.3 温度和速度的分析 |
| 4.4 关键组分的反应速率 |
| 4.5 近壁面处化学反应过程 |
| 4.6 CO排放特性 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 壁面物性参数对近壁处CH_4/Air预混射流火焰燃烧特性的影响 |
| 5.1 壁面导热性能的影响 |
| 5.1.1 对气体温度的影响 |
| 5.1.2 对关键组分反应速率的影响 |
| 5.1.3 对气固界面上传热的影响 |
| 5.2 壁面散热的影响 |
| 5.2.1 对气体温度的影响 |
| 5.2.2 对关键组反应速率的影响 |
| 5.2.3 对气固界面上传热的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作建议与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间的成果 |
四、Study on Dynamical Behavior of Turbulent Premixed V-flames（论文参考文献）
- [1]基于空间激光诊断技术的旋流预混火焰稳定性机理研究[D]. 张帅. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]基于无稳定器的加力燃烧组织方法研究[D]. 王于蓝. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [3]含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究[D]. 刘勋伟. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [4]旋流预混燃烧热声不稳定的动态特性与控制研究[D]. 陶成飞. 浙江大学, 2021(01)
- [5]贫预混旋流燃烧器的回熄火数值模拟研究[D]. 郭乔轩. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(02)
- [6]燃料轴向分级燃烧污染物排放及其交叉射流火焰特性研究[D]. 郑祥龙. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(01)
- [7]微小通道内火焰传播及稳定性的实验和数值研究[D]. 张政. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]短螺旋燃烧室单侧受限旋流流动特性研究[D]. 张军华. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [9]变截面管道内爆轰波起爆及传播特性研究[D]. 陈祥. 江苏大学, 2020(02)
- [10]壁面作用下的甲烷/空气预混射流火焰结构与燃烧特性[D]. 张晨欣. 江苏大学, 2020(02)