甲烷/氢气预混火焰传播及火焰锋面胞状结构特性研究

发布时间：2025-02-07 12:15

　　天然气是一种公认的高品质气体燃料,目前已经得到大范围的推广和应用。但是由于其燃烧速度较低,在内燃机中使用会使得燃烧持续期增大,热效率降低,此外其稀燃能力差,导致发动机循环变动增大。氢气是一种可再生的清洁能源,其燃烧速度为天然气的5倍左右,且其点火能量低,燃烧界限宽。天然气掺氢后内燃机燃烧性能必将得到较大的提升。天然气的主要成分为甲烷,为此针对甲烷/氢气混合燃料的层流、湍流预混燃烧特性展开实验研究,对进一步加深甲烷/氢气燃烧特性的研究,实现天然气发动机燃烧室的优化设计具有重要的意义。搭建了预混定容燃烧弹实验系统,实验系统由定容燃烧弹、纹影系统、点火系统、进排气系统、湍流生成系统、高速摄像机系统和同步触发系统七部分组成。基于所搭建的实验系统开展了甲烷/氢气层流预混燃烧实验,研究了氢气比例、当量比对甲烷/氢气/空气火焰传播速度的影响规律,分析了火焰拉伸作用对火焰传播速度的影响机制,发现了层流燃烧速度的增长幅度随着氢气比例的增大而增大的现象;基于GRI3.0机理采用Chemkin进行了仿真计算,分析了当量比和氢气比例对火焰结构的影响规律,明确了影响化学反应的进程的核心基元反应,揭示了 H和OH对...

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?２０１２－２０１６年全国汽车保有量走势（单位：亿辆）??Ｆｉ．?１－１?Ｎａｔｉｏｎａｌ?ｃａｒ?ｏｗｎｅｒｓｈｉｔｒｅｎｄ?ｉｎ?２０１２－２０１６ｕｎｉｔ：?１?ｂｉｌｌｉｏｎ

?引言??猛增长趋势［４］。如图１－１所示，截至２０１６年底，全国汽车保有量达１．９５亿辆，新??注册量和年增量均达历史最高水平。??ｙ?１＾５???２?Ｙ?１．７５??ｌｌｉｎｉｙ??２０１２?年?２０１３?年?２０１４?年?２０１５?年?２０１６?年??图１－１?２０１２－２....

图１－３不同条件下Ｈ２－ＣＨ４－Ａｉｒ的层流燃烧速度??（实线：层流燃烧速度，虚线：质量燃烧流量）??－

热点［３８４（）１。当前针对甲烷／氢气的预混燃烧研究以层流居多，Ｌｉａｏ［４１］等采用球形火??焰法对天然气的层流燃烧速度进行了研宄，发现其与甲烷的燃烧速度接近，并可??拟合为三阶多项式，如图１－２所示的实线部分。??６０????０?Ｐｒｅｓｅｎｔ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｔｏｒ?....

图１－２天然气的实验层流燃烧速度??

热点［３８４（）１。当前针对甲烷／氢气的预混燃烧研究以层流居多，Ｌｉａｏ［４１］等采用球形火??焰法对天然气的层流燃烧速度进行了研宄，发现其与甲烷的燃烧速度接近，并可??拟合为三阶多项式，如图１－２所示的实线部分。??６０????０?Ｐｒｅｓｅｎｔ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｔｏｒ?....

图１－５未拉伸层流燃烧速度和马克斯坦长度随氢摩尔分数变化的关系??

的燃烧特性，研宄表明：随着混合气中氢气比例的增加燃烧爆压和燃烧最高温度??均上升，点火所需要的点火能降低且可根据两燃料的组分比对点火能进行预测。??如图１－４所示，图中的线也可以被认为是在相对安全的能量区域和危险的能量区域??之间的分界线。线的左边代表成功点火较安全的相对安全的能....

本文编号：4030858