生物质气层流扩散火焰的长度特性

发布时间：2021-08-08 21:17

　　以生物质气作为燃料,对生物质气层流扩散火焰的长度特性进行实验和理论研究,并探究燃料出口速度和燃料体积流量对火焰层流区雷诺数Re的影响。结果表明:喷嘴直径d=2mm时,生物质气火焰层流区Re明显高于典型层流区间（0～2300）;甲烷和生物质气层流无量纲火焰长度L*与Re成正比;因此根据实验结果拟合得到一种新型、预测精度高的无量纲层流扩散火焰长度的经验关联式,并进行误差分析,误差结果满足工程设计及运行的精度要求。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

实验装置

为记录实验过程中的火焰行为，本实验采用数码摄像机对实验过程进行记录。本文采用一种基于Matlab的图像分析处理计算程序[6]，对实验过程中的视频图像进行处理，并对火焰形态特征进行提取。每组实验取约2 min的实验视频分解成图像帧进行处理，每个图像帧首先被转换为灰度图像，然后通过OTSU算法将灰度图转换成二值图[7]。将每个工况视频中所有的图像帧对应的二值图进行统计分析，生成火焰平均云图。根据平均云图中火焰出现概率将其转换为概率云图，如图2所示。基于前人经验，本实验选取概率为50%的长度作为火焰长度[4]。2 结果与分析

图3为喷嘴直径d=2、3、4、6mm时，甲烷射流扩散火焰的火焰长度L随流速u和流量V的变化图。Wohl等[8]发现，当V较小，即火焰为层流时，火焰长度与d无关，只与V有关；继续增大V，湍流逐渐开始影响火焰长度，火焰开始进入过渡区。在过渡区的最后，随着u的增大，湍流程度不断加剧，最后形成比过渡区起始的层流火焰短得多的完全湍流火焰。当u进一步增大时，火焰长度可能维持不变，也可能不断增加但曲线斜率越来越小。这是由于随着V的增加，夹带进的空气量和混合速率会近似成比例的增加，而且发现，此时火焰长度明显受d影响。如图3所示，甲烷射流扩散火焰长度完全符合上述特征。Delichatsios关联式[3]是目前使用最广泛的火焰长度经验关联式：

【参考文献】：
期刊论文
[1]EGR的三效应对柴油机燃烧特性及排放的影响[J]. 张韦,吴伟,朱明,陈朝辉,陈贵升.  燃烧科学与技术. 2016(06)
[2]基于图像相关性提取的火焰振荡频率[J]. 陈志斌,胡隆华,霍然,祝实.  燃烧科学与技术. 2008(04)

博士论文
[1]不同环境条件下扩散射流火焰形态特征与推举、吹熄行为研究[D]. 王强.中国科学技术大学 2015
[2]生物质气燃烧特性及火焰结构的相关研究[D]. 刘昌业.天津大学 2010



本文编号：3330693