合成气湍流火焰的OH-PLIF测量及表征
发布时间：2021-04-22 18:20
工程应用中的火焰多为湍流火焰,而对湍流燃烧机理与湍流瞬态特性研究的不足,给合成气燃烧设备的设计与应用带来了极大地阻碍。因此本文深入研究了CO/H2/O2/N2合成气预混湍流火焰的瞬态与稳态燃烧特性,为合成气预混湍流火焰的燃烧反应机理的改进提供了参考。本文搭建了预混湍流合成气本生灯激光诊断实验台,采用国内领先的100Hz平面激光诱导荧光技术（PLIF）对合成气预混湍流火焰进行了燃烧流场诊断,得到燃烧场的OH浓度分布。获得了当量比、H2含量、湍流强度对合成气预混湍流火焰时均OH浓度、相对荧光强度、湍流火焰速度以及火焰脉动的影响规律。实验表明,时均OH浓度,同一轴向位置的相对荧光强度都随着当量比、H2含量、湍流强度的增加而增大。当量比增大,燃烧更加剧烈时均OH浓度最大值出现的位置距喷嘴出口越近;氢气含量增加,使OH浓度变大,但是由于OH不能立即被消耗,使时均OH浓度最大值位置稍有增高;由于湍流强度增加,加强了传热传质作用,时均OH浓度最大值位置随之下降。相对荧光强度都呈先上升后下降的趋势,变化规律与时均OH最大值一致。使用角度法计算了统计平均后OH-PLIF图像的湍流火焰速度,结果表明湍流火...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PLIF技术国内外研究进展
1.2.2 合成气燃烧特性的研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 实验台介绍及数值处理方法
2.1 本生灯实验台设计
2.2 光学测量系统
2.2.1 PLIF实验系统
2.2.2 全光谱测量系统
2.3 气量计算
2.3.1 主火焰气量计算
2.3.2 稳燃装置进气量选择
2.4 实验步骤
2.4.1 点火实验步骤
2.4.2 PLIF测量实验步骤
2.4.3 全光谱实验步骤
2.5 本章小结
第3章 湍流火焰特征参数实验与计算
3.1 湍流预混火焰分类及特征
3.2 预混层流火焰速度的计算
3.2.1 CHEMKIN简介
3.2.2 计算结果
3.3 湍流流场标定
3.3.1 恒温热线风速仪介绍
3.3.2 湍流强度的计算
3.4 本章小结
第4章 合成气湍流火焰时均特性
4.1 测量原理与数据处理方法
4.1.1 测量原理
4.1.2 数据处理方法
4.2 时均OH荧光强度分布
4.2.1 当量比对时均OH荧光强度的影响
4.2.2 氢气含量对时均OH荧光强度分布的影响
4.2.3 湍流强度对时均OH荧光强度分布的影响
4.3 湍流火焰速度
4.3.1 湍流火焰速度求解方法
4.3.2 结果与讨论
4.4 本章小结
第5章 合成气湍流火焰脉动特性与统计学概率分布
5.1 湍流火焰振荡特性
5.2 湍流火焰统计学概率分布
5.2.1 当量比对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.2.2 氢气含量对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.2.3 湍流强度对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]可压缩流体恒温热线风速仪校准方法[J]. 杜钰锋,林俊,马护生,梁锦敏. 航空学报. 2017(06)
[2]CH4/空气和C3H8/空气预混湍流火焰结构及湍流火焰速度测量[J]. 俞森彬,王金华,聂要辉,张猛,金武,黄佐华. 燃烧科学与技术. 2016(04)
[3]利用OH-PLIF测量CH4/H2/空气混合气湍流燃烧速率[J]. 张猛,王金华,谢永亮,卫之龙,金武,黄佐华. 燃烧科学与技术. 2013(06)
[4]H2含量和湍流强度对典型烟煤合成气火焰结构影响的测量研究[J]. 何勇,王智化,杨丽,朱燕群,翁武斌,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(05)
[5]激光光谱技术在燃烧诊断中的应用[J]. 李树峰. 物理与工程. 2010(05)
[6]洁净煤发电技术的发展前景分析[J]. 阎维平. 华北电力大学学报(自然科学版). 2008(06)
[7]PLIF法定量测量甲烷-空气火焰二维温度场分布[J]. 关小伟,刘晶儒,黄梅生,胡志云,张振荣,叶锡生. 强激光与粒子束. 2005(02)
博士论文
[1]煤/生物质气化合成气燃烧特性的激光诊断研究[D]. 杨丽.浙江大学 2011
[2]氢气/气体燃料层流燃烧特性及液滴碰撞动力学基础研究[D]. 汤成龙.西安交通大学 2011
[3]合成气稀释旋流扩散火焰燃烧特性研究[D]. 张永生.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
硕士论文
[1]O2/H2O条件下合成气同轴射流扩散火焰稳定性研究[D]. 薛彧.哈尔滨工业大学 2016
[2]我国IGCC项目开发的影响因素及发展前景分析[D]. 李新歌.华北电力大学（北京） 2011
[3]定量测量OH基浓度的PLIF技术研究及应用[D]. 王宁.国防科学技术大学 2009
[4]合成气稀释扩散火焰的实验和数值研究[D]. 惠鑫.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3154245
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 PLIF技术国内外研究进展
1.2.2 合成气燃烧特性的研究现状
1.3 课题主要研究内容
第2章 实验台介绍及数值处理方法
2.1 本生灯实验台设计
2.2 光学测量系统
2.2.1 PLIF实验系统
2.2.2 全光谱测量系统
2.3 气量计算
2.3.1 主火焰气量计算
2.3.2 稳燃装置进气量选择
2.4 实验步骤
2.4.1 点火实验步骤
2.4.2 PLIF测量实验步骤
2.4.3 全光谱实验步骤
2.5 本章小结
第3章 湍流火焰特征参数实验与计算
3.1 湍流预混火焰分类及特征
3.2 预混层流火焰速度的计算
3.2.1 CHEMKIN简介
3.2.2 计算结果
3.3 湍流流场标定
3.3.1 恒温热线风速仪介绍
3.3.2 湍流强度的计算
3.4 本章小结
第4章 合成气湍流火焰时均特性
4.1 测量原理与数据处理方法
4.1.1 测量原理
4.1.2 数据处理方法
4.2 时均OH荧光强度分布
4.2.1 当量比对时均OH荧光强度的影响
4.2.2 氢气含量对时均OH荧光强度分布的影响
4.2.3 湍流强度对时均OH荧光强度分布的影响
4.3 湍流火焰速度
4.3.1 湍流火焰速度求解方法
4.3.2 结果与讨论
4.4 本章小结
第5章 合成气湍流火焰脉动特性与统计学概率分布
5.1 湍流火焰振荡特性
5.2 湍流火焰统计学概率分布
5.2.1 当量比对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.2.2 氢气含量对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.2.3 湍流强度对湍流火焰OH浓度统计分布的影响
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]可压缩流体恒温热线风速仪校准方法[J]. 杜钰锋,林俊,马护生,梁锦敏. 航空学报. 2017(06)
[2]CH4/空气和C3H8/空气预混湍流火焰结构及湍流火焰速度测量[J]. 俞森彬,王金华,聂要辉,张猛,金武,黄佐华. 燃烧科学与技术. 2016(04)
[3]利用OH-PLIF测量CH4/H2/空气混合气湍流燃烧速率[J]. 张猛,王金华,谢永亮,卫之龙,金武,黄佐华. 燃烧科学与技术. 2013(06)
[4]H2含量和湍流强度对典型烟煤合成气火焰结构影响的测量研究[J]. 何勇,王智化,杨丽,朱燕群,翁武斌,周俊虎,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(05)
[5]激光光谱技术在燃烧诊断中的应用[J]. 李树峰. 物理与工程. 2010(05)
[6]洁净煤发电技术的发展前景分析[J]. 阎维平. 华北电力大学学报(自然科学版). 2008(06)
[7]PLIF法定量测量甲烷-空气火焰二维温度场分布[J]. 关小伟,刘晶儒,黄梅生,胡志云,张振荣,叶锡生. 强激光与粒子束. 2005(02)
博士论文
[1]煤/生物质气化合成气燃烧特性的激光诊断研究[D]. 杨丽.浙江大学 2011
[2]氢气/气体燃料层流燃烧特性及液滴碰撞动力学基础研究[D]. 汤成龙.西安交通大学 2011
[3]合成气稀释旋流扩散火焰燃烧特性研究[D]. 张永生.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
硕士论文
[1]O2/H2O条件下合成气同轴射流扩散火焰稳定性研究[D]. 薛彧.哈尔滨工业大学 2016
[2]我国IGCC项目开发的影响因素及发展前景分析[D]. 李新歌.华北电力大学（北京） 2011
[3]定量测量OH基浓度的PLIF技术研究及应用[D]. 王宁.国防科学技术大学 2009
[4]合成气稀释扩散火焰的实验和数值研究[D]. 惠鑫.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3154245
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