超声场中正庚烷液滴火焰抬升机制

发布时间：2021-08-25 09:22

　　为了揭示超声对液体燃料燃烧的影响机制,采用高速摄影仪、纹影仪和激光诱导荧光（PLIF）等测试手段对超声场中液滴燃烧过程的相关参数进行了测量.并结合有限元模拟软件COMSOLMULTIPHYSICS,分析了正庚烷液滴在超声作用下的自由基分布以及蒸发燃烧特性.结果表明,超声对火焰形状、燃烧速率以及自由基分布有着显著的影响,其中超声声辐射力促进流动与蒸发是影响液滴燃烧的重要因素之一,超声通过改变蒸气的聚集形态进而影响火焰.进一步研究发现,超声对液滴燃烧特性的影响与声场的分布直接相关,且波节与波腹对液滴燃烧的促进与抑制效果明显不同.本研究在一定程度上揭示了超声波影响液体燃料燃烧的机制,证实了超声波在稳燃以及燃烧调控方面的可行性. 

【文章来源】：燃烧科学与技术. 2020,26(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

液滴燃烧实验装置原理

为了验证火焰形态与蒸气聚集状态之间的关系，本文采用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS对正庚烷蒸气在超声作用下的聚集形态进行了模拟．如图2所示，二维计算域高度为L，宽度为W，其中1为发射端，3为反射端，2、4为开放边界，液滴直径为D，液滴中心距离反射端的高度为H．根据实验工况分别计算了H=4～18 mm,L=21～37 mm以及反射面为曲率半径R=33 mm曲面的工况．模拟过程中，首先通过求解频域声学波动方程而计算出声压以及声压级，然后通过计算介质所受的声辐射力和重力求解出稳定悬浮位置，最后利用COMSOL粒子追踪模块求解出蒸气在声场中的聚集形态及速度分布．其中，基于频域的声学控制方程为：

20 k Hz超声作用下声压的计算与实验结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚集纹影图像密度场处理技术[J]. 黄训铭,谢爱民,郑蕾,吕治国.  四川兵工学报. 2015(06)

博士论文
[1]声悬浮优化设计理论及其应用研究[D]. 解文军.西北工业大学 2002

硕士论文
[1]正庚烷液滴及液滴阵列燃烧特性研究[D]. 刘露.重庆大学 2018



本文编号：3361850