C1-C3气态烷烃预混燃烧特性研究

发布时间：2025-03-15 02:51

　　在世界严峻的能源形势与环保形势下,发动机清洁替代能源的研究显得十分重要。气态烷烃天然储量丰富,广泛的存在于天然气田中,物理化学性质稳定,且完全燃烧时不产生有害气体,是理想的清洁能源,其主要成分为甲烷,并含有少量乙烷与丙烷。但是天然气燃烧速度慢,可燃极限低,密度小且成分不稳定,导致使用过程中内燃机出现动力下降、循环变动增加等问题。研究表明:C1-C3气态烷烃中,乙烷的燃烧速度最快,其次是丙烷,甲烷最慢;乙烷、丙烷与甲烷掺混燃烧可以增大甲烷稀燃极限,降低甲烷燃烧循环变动,改善甲烷燃烧速度较慢的问题,因此研究甲烷、乙烷、丙烷的燃烧共性、相对热值更高的乙烷、丙烷作为内燃机燃料的可行性以及燃烧性能改善的可能性具有较大意义;另外它们的分子量分别小于、约等于、大于空气的分子量,实验研究中他们表现出来的胞状不稳定趋势与自加速趋势随分子量变化呈规律性变化,因此从燃烧学角度看它们是具有代表性的气体燃料;同时作为理论替代燃料的乙烷因天然储量等原因,目前还未得到充分研究,三种典型性的气态烷烃理论研究还不成体系;因此本文的研究不但具有重大的理论意义,也有较高的实际应用价值。本文基定容燃烧测试系统,针对甲烷、乙烷与...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 层流燃烧特性研究
        1.2.2 胞状不稳定性研究
        1.2.3 自加速特性研究
    1.3 主要研究内容
2 定容燃烧测试系统
    2.1 定容燃烧测试设备介绍
        2.1.1 高压燃烧弹弹体
        2.1.2 高速纹影摄像系统
        2.1.3 配气系统
    2.2 试验工况介绍
3 图像处理软件开发
    3.1 轮廓算法
        3.1.1 边缘检测原理
        3.1.2 差帧检测
    3.2 圆心与半径的计算
    3.3 面积算法
    3.4 数据平滑滤波
    3.5 软件界面
4 层流燃烧特性研究
    4.1 层流燃烧计算方法介绍
        4.1.1 线性方法
        4.1.2 非线性方法
    4.2 层流燃烧特性规律
        4.2.1 马克斯坦(Markstein)长度与拉伸率
        4.2.2 无拉伸火焰传播速度
        4.2.3 无拉伸火焰层流燃烧速度
        4.2.4 无拉伸火焰层流燃烧速度经验公式
        4.2.5 质量燃烧速率
5 胞状不稳定性研究
    5.1 密度比
    5.2 火焰厚度
    5.3 刘易斯数(Lewis)
    5.4 临界半径与临界Peclet数
    5.5 胞状不稳定性变化规律
        5.5.1 甲烷火焰图片及胞状不稳定性变化规律
        5.5.2 乙烷火焰图片及胞状不稳定性变化规律
        5.5.3 丙烷火焰图片及胞状不稳定性变化规律
        5.5.4 综合分析
    5.6 临界Peclet数变化规律
6 自加速特性研究
    6.1 火焰自加速的表现
        6.1.1 火焰前锋轮廓
        6.1.2 自加速火焰拉伸传播速度
    6.2 自加速的原因与发展
    6.3 褶皱比
    6.4 胞密度以及胞的平均尺寸
        6.4.1 研究方法介绍
        6.4.2 胞密度与胞平均尺寸变化规律
    6.5 自加速指数
        6.5.1 自加速指数的计算
        6.5.2 自加速指数与分型维数的变化规律
7 结论与展望
    7.1 本文研究总结
    7.2 工作展望
参考文献
附录 A 预混球形火焰批处理软件V1.0操作说明
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
致谢



本文编号：4035041