小波瓣喷管氢气/氧气非预混射流火焰燃烧特性实验与数值研究

发布时间：2021-10-29 08:33

　　微小尺度的燃烧器因其具有寿命长、能量密度大等优点在汽车、机电、航空航天等领域占据越来越重要的地位,为使得微小尺度燃烧器实现更高效、更稳定的燃烧,微小尺度燃烧特性的研究具有重要的意义。近些年,越来越多的研究学者对微小尺度燃烧做了大量的研究,但是仍有很多问题需要解决。本文针对非预混射流燃烧,相对于传统的圆柱形喷管,将对称四波瓣喷管结构引入燃烧领域。对小尺度的圆柱形喷管和对称四波瓣喷管进行了实验研究,并对小尺度对称四波瓣喷管氢气/氧气非预混射流扩散燃烧采用了三维稳态数值模拟研究。详细分析了其燃烧特性,同时分析了喷管管壁传热作用、燃烧器入口参数和燃烧室参数对燃烧特性的影响,对后续小尺度波瓣喷管燃烧极限和混合燃烧室尺寸进一步小型化提供了一定的理论依据和参考价值。首先,对圆柱形喷管和对称四波瓣喷管在半受限空间中进行自由射流扩散燃烧和伴随射流扩散燃烧实验,对比两者的燃烧性能。得出:对称四波瓣喷管在半受限空间中射流扩散燃烧较圆柱形喷管具有更好的燃烧性能。其次,对具有更好燃烧性能的对称四波瓣喷管在受限空间中射流扩散燃烧进行数值模拟研究分析其燃烧性能,同时研究喷管管壁传热作用对燃烧特性的影响。得出:由于波... 

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实验台示意图

的氧化剂参与燃烧化学反应，称其为受限空间射流燃烧。本文对半受限射流燃烧利用实验和数值模拟两种方法进行研究，实验方法获得直观的燃烧数据，再通过数值方法进行研究，同时将实验结果与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟方法的正确性，再利用数值模拟方法研究小波瓣喷管在受限空间中射流燃烧特性。2.1 实验设备介绍2.1.1 实验台架实验台架总体示意图和实物图分别如图 2.1、图 2.2 所示。该装置主要由气体供给部分、混合燃烧部分以及数据测量与采集部分组成。实验时，气体燃料和氧化剂由气瓶出口的减压阀流出，分别通过对应的流量计进入混合燃烧部分，燃料直接通过主喷管进入混合燃烧室，氧化剂通过次流缓冲腔后进入混合燃烧室，最后在混合燃烧室内发生燃烧反应。气体的流量通过浮子式体积流量计进行调节控制，混合燃烧室内通过点火枪进行点火，混合燃烧室壁面轴向温度通过在测点处布置 K 型热电偶测得。

重庆大学硕士学位论文2.1.2 气体供给部分气体供给部分由气源和流量控制两部分组成。实验中，气源有主次流两路，主流为燃料，次流为氧化剂。燃料和氧化剂分别采用高纯度的氢气和氧气，氢气的纯度为 99.99%，氧气的纯度高达 99.999%。这两种气体均储存在容积为 8L 的高压气瓶里，高压气瓶内压力约为 10MPa，经出口处减压阀减压后流出，减压阀可在 0~1.2MPa 间调节。气瓶和减压阀如图 2.3 所示。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3464334