本文關鍵詞：貧燃旋流預混燃燒室回火行為實驗研究

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【摘要】：隨著人們環(huán)保意識的提高,清潔高效的低污染燃燒技術得到了廣泛發(fā)展,由于貧燃預混燃燒技術具有低污染、低能耗、高效率的優(yōu)點,因此,已經(jīng)成為國際性的熱點問題。但是,當燃燒條件偏離化學當量比時,貧燃預混燃燒易引發(fā)吹熄及回火問題,造成燃燒不能在穩(wěn)定條件下進行,從而極大地滯后了貧燃預混燃燒技術的發(fā)展。為了分析貧燃預混燃燒過程中的回火不穩(wěn)定性規(guī)律,獲得不同實驗條件下燃燒室內(nèi)的角回流區(qū)回火極限,本文利用PIV,系統(tǒng)和高速攝影儀,研究了燃燒室內(nèi)的冷熱態(tài)流場特性及燃燒火焰的角回流區(qū)回火行為,主要工作內(nèi)容及研究結論包括：(1)構建了包括燃燒室、示蹤粒子發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、實驗調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)的貧燃旋流預混燃燒室實驗平臺,能夠通過PIV系統(tǒng)獲得燃燒室內(nèi)流場特征,并利用高速攝影儀獲得燃燒室內(nèi)火焰形態(tài),以此作為進行貧燃預混燃燒室回火行為研究的基礎;(2)利用實驗平臺,首先進行旋流作用下燃燒室內(nèi)的冷態(tài)流場特性研究。結果發(fā)現(xiàn),冷態(tài)流場結構包括角回流區(qū)、中心回流區(qū)及剪切層,在冷態(tài)流場內(nèi)能夠看到渦旋進動現(xiàn)象的生成及發(fā)展經(jīng)過,且改變實驗條件,燃燒室冷態(tài)流場均能保持在穩(wěn)定結構。入口壓力增大時,流場內(nèi)回流區(qū)長度和寬度均減小,回流區(qū)的中心位置向燃燒室的上游移動,且最大回流速度提高,而燃燒室突擴比對流場分布的影響規(guī)律與入口壓力相反;(3)在燃燒室平臺上,研究了貧燃旋流預混燃燒室內(nèi)的熱態(tài)流場特性。研究發(fā)現(xiàn),熱態(tài)流場結構包括角回流區(qū)、中心回流區(qū)及剪切層,在熱態(tài)流場中能清晰地觀察到渦旋進動現(xiàn)象,且改變實驗工況條件,燃燒室熱態(tài)流場均能保持在穩(wěn)定結構。回流區(qū)長度隨進氣速度的升高而減小,最大回流速度隨進氣速度的升高呈增大的趨勢,回流區(qū)的中心位置隨進氣速度的升高向燃燒室的上游方向移動；(4)對比燃燒室內(nèi)的冷態(tài)與熱態(tài)流場特性,得到了以下兩點不同：①在熱態(tài)條件下,燃燒室內(nèi)流場分布更加不規(guī)則,與冷態(tài)時相比,角回流區(qū)結構更加不明顯；②燃燒室內(nèi)冷態(tài)流場與熱態(tài)流場的回流區(qū)的位置不同,熱態(tài)條件下回流區(qū)的中心位置向燃燒室的下游移動,回流區(qū)的長度增大,且燃燒狀態(tài)下的最大回流速度比冷態(tài)時�。�(5)研究了燃燒室突擴比和空氣進氣量對燃燒火焰貧燃吹熄極限的影響,結果發(fā)現(xiàn),空氣量相同時,吹熄極限隨突擴比的增大而增大,突擴比不變時,吹熄極限隨空氣進氣量的增大而減小,且隨著突擴比的增加,增大相同范圍的空氣進氣量時吹熄極限減小的范圍增大；(6)在當量比增大的過程中能觀察到角回流區(qū)回火,且火焰進一步向燃燒室的上游傳播就會出現(xiàn)預混段回火,在預混管內(nèi)安裝中心鈍體能有效的阻止回火的發(fā)生,且當量比增大的過程中火焰顏色由淡藍色變?yōu)槊髁恋乃{色。另外,進氣速度對火焰的回火特性的影響不大,而旋流器高度及突擴比對火焰回火的影響很大,研究發(fā)現(xiàn),不同進氣速度時的火焰回火極限均在當量比為0.65左右,在旋流器高度為40mm或燃燒室突擴比為3.1時,回火現(xiàn)象尤其明顯。
【關鍵詞】：貧燃預混旋流燃燒 流場特性 吹熄極限 回火火焰
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ038
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 1 文獻綜述11-29
• 1.1 貧燃預混燃燒技術11-12
• 1.2 貧燃預混燃燒室的燃燒不穩(wěn)定性問題12-15
• 1.2.1 燃燒不穩(wěn)定性理論12-14
• 1.2.2 燃燒火焰回火機理14-15
• 1.3 燃燒室流場測量的國內(nèi)外研究進展15-21
• 1.3.1 幾種常見的流場測量方法15-16
• 1.3.2 PIV技術原理及應用16-17
• 1.3.3 PIV流場測量的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.4 貧燃預混燃燒回火的國內(nèi)外研究進展21-27
• 1.5 本文主要內(nèi)容及研究技術路線27-29
• 2 實驗系統(tǒng)與測試方法29-43
• 2.1 貧燃預混燃燒實驗系統(tǒng)29-30
• 2.2 燃燒室設計30-33
• 2.3 實驗輔助系統(tǒng)33-35
• 2.3.1 點火裝置33-34
• 2.3.2 燃料供氣系統(tǒng)34
• 2.3.3 示蹤粒子系統(tǒng)34-35
• 2.4 實驗測試系統(tǒng)35-40
• 2.4.1 流量采集系統(tǒng)35-38
• 2.4.2 火焰拍攝記錄系統(tǒng)38-39
• 2.4.3 PIV系統(tǒng)39-40
• 2.5 當量比40-41
• 2.6 實驗流程41-42
• 2.7 本章小結42-43
• 3 貧燃旋流預混燃燒室的流場特性43-62
• 3.1 PIV實驗準備工作43-45
• 3.1.1 燃燒室實驗平臺調(diào)試43
• 3.1.2 PIV系統(tǒng)預調(diào)試工作43-44
• 3.1.3 示蹤粒子選取44-45
• 3.2 突擴燃燒室內(nèi)冷態(tài)流場的PIV實驗研究45-54
• 3.2.1 燃燒室內(nèi)冷態(tài)流場結構及速度分布46-48
• 3.2.2 入口壓力對冷態(tài)流場的影響48-51
• 3.2.3 突擴比對冷態(tài)流場的影響51-53
• 3.2.4 渦旋進動過程53-54
• 3.3 貧燃預混燃燒室內(nèi)熱態(tài)流場的PIV實驗研究54-60
• 3.3.1 燃燒室內(nèi)熱態(tài)流場結構及速度分布54-57
• 3.3.2 進氣速度對熱態(tài)流場的影響57-59
• 3.3.3 冷態(tài)流場與熱態(tài)流場的對比分析59-60
• 3.4 本章小結60-62
• 4 貧燃預混燃燒回火特性實驗研究62-77
• 4.1 燃燒火焰形態(tài)62-66
• 4.1.1 貧燃吹熄火焰63-65
• 4.1.2 穩(wěn)定火焰65
• 4.1.3 回火火焰65-66
• 4.2 貧燃預混燃燒火焰回火特性研究66-76
• 4.2.1 當量比對回火的影響66-68
• 4.2.2 進氣速度對回火的影響68-71
• 4.2.3 旋流器高度對回火的影響71-72
• 4.2.4 突擴比對回火的影響72-73
• 4.2.5 中心鈍體對回火的影響73-76
• 4.3 本章小結76-77
• 結論77-78
• 參考文獻78-84
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況84-85
• 致謝85-86

【參考文獻】

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本文編號：837156