浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰燃烧特性实验研究

发布时间：2021-10-29 13:07

　　碳黑造成环境污染,同时可吸入的碳黑颗粒严重危害人类健康。在燃烧过程中,碳黑对火焰的形态及传热特性有重要的影响。浮力主导的湍流燃烧是一种常见的燃烧形式,探究其火焰的碳黑特性、燃烧特性特性与燃料性质之间的关系对于理解其燃烧过程以及碳黑排放控制领域有着重要的指导意义。本文使用丙烷/氮气混合燃料,通过改变丙烷比例的方式改变燃料性质,使用近年来发展的激光诱导白炽光技术探究不同燃料性质下的碳黑特性,并探究其火焰形态与辐射特性,揭示其与燃料性质的关系,并基于理论分析建立相应预测模型。1.浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰的碳黑面特性研究搭建了激光诱导白炽光实验系统,开展了白炽光信号标定实验,并应用于浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰的碳黑面特性研究。通过将碳黑面进行等效处理,研究了碳黑面数量、形态及空间分布特征。结果表明碳黑面的数量、面积、位置及内部碳黑体积分数均与丙烷比例相关。随着丙烷比例减小,火焰内碳黑面数量减小,且其分布规律发生变化,同时等效椭圆长轴和短轴的平均值在高度较低区域随丙烷比例减小而减小,而在较高位置的值呈相反趋势,且碳黑面整体远离火焰轴线,碳黑面内的碳黑体积分数逐渐减小。在火焰内部,碳... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 湍流扩散火焰碳黑特性研究
        1.2.2 浮力主导的气体混合燃料湍流扩散火焰燃烧特性研究
    1.3 本文主要研究思路及内容
        1.3.1 已有研究不足
        1.3.2 研究内容与技术路线
    1.4 章节安排
    参考文献
第2章 实验装置系统设计
    2.1 引言
    2.2 燃烧实验装置系统
        2.2.1 气体燃烧器设计
        2.2.2 测量系统组成
    2.3 激光诱导白炽光系统
        2.3.1 激光诱导白炽光法原理
        2.3.2 激光诱导白炽光系统组成
    2.4 激光消光系统
        2.4.1 激光消光法原理
        2.4.2 激光消光系统组成
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰的碳黑面特性研究
    3.1 引言
    3.2 LII信号标定
        3.2.1 LII信号标定原理
        3.2.2 实验设计及参数设置
        3.2.3 实验结果与分析
    3.3 湍流火焰碳黑面特性研究
        3.3.1 实验设计
        3.3.2 湍流火焰碳黑面研究方法分析
        3.3.3 实验结果与分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰的碳黑体积分数特性研究
    4.1 引言
    4.2 实验结果与分析
        4.2.1 碳黑体积分数分布特征
        4.2.2 碳黑体积分数峰值
        4.2.3 碳黑体积分数平均值
        4.2.4 碳黑体积分数均方根
        4.2.5 碳黑间歇率
        4.2.6 碳黑体积分数波动强度
        4.2.7 碳黑体积分数概率密度函数
        4.2.8 碳黑体积
    4.3 本章小结
    参考文献
第5章 浮力主导的丙烷/氮气湍流扩散火焰的形态及传热特性研究
    5.1 引言
    5.2 实验设计
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 火焰形态
        5.3.2 火焰脉动频率
        5.3.3 火羽流轴线温度
        5.3.4 火焰辐射分数
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文主要创新点
    6.3 未来工作展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]提高“21世纪灾害”应急管理能力——对美国加州森林大火的思考[J]. 王宏伟.  中国应急管理. 2018(11)
[2]痛惜! 巴西国家博物馆发生大火[J]. 邱环.  中国消防. 2018(09)
[3]基于激光诱导炽光法的柴油喷雾燃烧碳烟生成特性[J]. 陈亮,成晓北,颜方沁,郑亮,王志.  内燃机学报. 2012(05)

博士论文
[1]不同受限条件下双方形对称火源相互作用燃烧行为研究[D]. 万华仙.中国科学技术大学 2018
[2]单液滴与着火液体相互作用动力学特性研究[D]. 徐明俊.中国科学技术大学 2018
[3]横向风条件下射流扩散火焰形态与燃烧特性研究[D]. 王静舞.中国科学技术大学 2017
[4]用激光诱导炽光法研究燃烧过程中的碳烟生成特性[D]. 郑亮.清华大学 2014

硕士论文
[1]氧浓度对甲烷/乙烯层流扩散火焰中碳烟生成及温度的影响[D]. 曹文健.安徽工业大学 2018



本文编号：3464715