基于MATLAB图像处理的层流火焰传播速度研究

为了减小传统本生灯火焰法测定层流预混火焰传播速度的误差,基于MATLAB图像处理技术提出了一种改进火焰图像处理及提取火焰边界线数据的方法。该方法对图像进行优化处理后运用LOG算子检测边缘信息,并为其添加平滑曲线;然后将散点拟合为函数表达式,选用Polynomial逼近方式修正拟合曲线误差;换算为实际坐标后对拟合函数进行面积积分计算,即得更接近真实的火焰外表面积。利用该方法对不同当量比下甲烷燃烧的本生灯火焰图像进行处理,求取其层流火焰传播速度,并与前人结果进行对比。结果表明,传统全面积法所得结果普遍偏高;相比于Vagelopulous利用平面火焰法所得结果,该方法获取的层流火焰传播速度在贫燃侧与之相近,在富燃侧则较之略低。     

浸油沙层火焰传播速度研究

使用0#柴油和沙层作为燃料和地面模型,通过实验研究了泄漏液体燃料渗透在地面之后的火焰传播现象.详细研究了燃料床中沙粒直径、燃烧盘宽度及一端施加辐射热对火焰传播速度的影响,并使用热电偶测量了沙层表面火焰前沿到达时的温度以及沙层表面能够达到的最高温度.结果表明,燃料渗漏在地面的火焰传播速度明显低于液池火灾的火焰传播速度,且改变沙油质量比、燃烧盘的宽度及外界热辐射直接影响火焰传播速度.     

掺氢天然气管道故障树分析及建模软件开发

针对掺氢天然气管道可能存在的风险与隐患,分析国内外各类管道失效数据,建立了掺氢天然气管道故障树,共包含10个子树和148个底事件,在掺氢管道失效库基础上采用C#程序设计语言开发了掺氢天然气管道故障树建模软件;应用建模软件对已建立的掺氢天然气管道故障树进行分析。软件计算通过行列法求解出最小割集共189个,其中一阶最小割集106个,二阶最小割集83个;采用双循环法得到148个底事件结构重要度。分析得出防腐措施是否正常工作以及自然灾害是影响掺氢天然气管道安全运行的重要因素。     

基于Matlab图像处理的瓦斯爆炸火焰传播速度研究

基于自制小尺寸试验平台进行不同体积分数瓦斯爆炸试验,运用高速摄像机拍摄爆炸图像,直观分析火焰传播过程。利用Matlab软件对拍摄图像进行数字化处理,求得不同瓦斯体积分数下的爆炸火焰传播速度。结果表明:基于图像处理的方法能够简单准确地计算火焰传播速度,火焰亮度阈值的取值对火焰传播速度计算结果有重要影响;火焰传播速度随时间逐渐增大,当出现"郁金香"火焰后略有降低,随后继续增大;瓦斯体积分数对平均火焰传播速度有较大影响,混合当量比为1时火焰传播速度最大,在混合当量比小于1时,火焰传播速度受混合当量比影响较大,而当混合当量比大于1时,火焰传播速度受混合当量比影响较小。     

DMMP对二甲醚层流预混火焰的影响研究

二甲醚(DME)作为可再生的清洁燃料,因为其优越的性能而越来越受关注,但与此同时其燃烧的安全性却容易被忽视。自蒙特利尔议定书以后,含磷化合物成为抑制碳氢化合物火焰最理想的卤代烷替代物,选取甲基磷酸二甲酯(DMMP)应用于二甲醚火焰,基于分层结构首次构筑了DME/DMMP详细化学反应机理。通过模拟研究发现,DMMP对DME层流预混火焰表现出与碳氢火焰同样明显的抑制作用。进一步进行火焰抑制机理分析,结果显示DMMP对DME层流火焰的抑制主要是因为PO_2和HOPO的循环反应促进了H和OH重组,同时得出DMMP对DME富燃火焰抑制更有效的结论。     

典型木材燃料层流扩散火焰碳黑生成特性研究

为了对木材燃料层流扩散火焰碳黑生成特性进行研究,搭建了基于消光法原理的轴对称层流火焰碳黑浓度测量平台,选用马尾松针、柚木以及红橡木三种典型木材燃料粉碎成针状试样,并堆成直径3.5 cm堆垛,利用酒精引燃后可获得稳定的层流扩散火焰,同时通过电热丝辅助加热延长稳定燃烧。通过对三种典型木材燃料层流燃烧过程的质量损失和火焰碳黑浓度的测量和对比分析,结果显示三种燃料中马尾松针碳黑生成能力最大,这说明木材的碳黑生成能力可能与其碳元素和氧元素的含量有关。     

基于Damkohler数的氢气层流扩散火焰抑制模拟研究

通过对未添加及添加1%的Br2对氢气同向流扩散火焰的影响进行数值模拟,研究抑制剂对氢气层流扩散火焰温度及主要自由基的影响,并通过计算两种火焰的化学特征时间及混合特征时间得到Damk?hler数,提出基于抑制剂的标量耗散率,研究抑制剂的扩散作用及化学作用对氢气同向流扩散火焰的影响。研究发现抑制剂的火焰抑制循环使火焰中化学作用增强,而抑制剂的扩散作用对火焰整体的扩散作用有较显著的影响。添加抑制剂后在径向大部分区域火焰的Da数均低于未添加情况下,抑制剂减少火焰燃烧区域,并使燃烧区域的反应剧烈程度下降。从火焰根部到火焰顶端,抑制作用逐渐减弱。     

甲烷对合成气层流预混火焰传播特性的影响

为研究甲烷对合成气层流预混火焰化学动力学特征及合成气层流预混火焰传播特性的影响,选用GRI3.0-机理,模拟研究300 K条件下含0～70%甲烷的合成气层流预混火焰传播速度、火焰温度、反应敏感性及重要自由基浓度等。结果表明:合成气层流预混火焰传播速度、绝热火焰温度随甲烷比例的增加非线性下降,火焰传播速度峰值对应的当量比随甲烷增加显著向贫燃侧发展;富燃条件下,随着甲烷少量加入(≤30%),火焰中自由基H浓度显著下降,火焰传播速度受抑制作用显著;随着甲烷的继续增加,不足的自由基OH抑制自由基CH_3的生成,影响自由基H的消耗,削弱CH_4对层流预混火焰传播速度的抑制作用。     

基于Damk?hler数的氢气层流扩散火焰抑制模拟研究

通过对未添加及添加1%的Br_2对氢气同向流扩散火焰的影响进行数值模拟,研究抑制剂对氢气层流扩散火焰温度及主要自由基的影响,并通过计算两种火焰的化学特征时间及混合特征时间得到Damk?hler数,提出基于抑制剂的标量耗散率,研究抑制剂的扩散作用及化学作用对氢气同向流扩散火焰的影响。研究发现抑制剂的火焰抑制循环使火焰中化学作用增强,而抑制剂的扩散作用对火焰整体的扩散作用有较显著的影响。添加抑制剂后在径向大部分区域火焰的Da数均低于未添加情况下,抑制剂减少火焰燃烧区域,并使燃烧区域的反应剧烈程度下降。从火焰根部到火焰顶端,抑制作用逐渐减弱。     

低压下典型可燃液体层流扩散火焰碳烟分布规律研究

对正己烷、正庚烷、正辛烷三种不同含碳量的可燃液体进行了燃烧实验,利用一台压力范围为40 kPa～101kPa的低压燃烧设备,分析了其在低压下的火焰高度、宽度及其与压力的关系,发现上述3种可燃液体的火焰高度均随压力升高而增加,火焰宽度随压力增加而减小。利用激光诱导炽光法研究了压力对三种可燃液体碳烟浓度分布的影响,包括不同高度下的径向碳烟浓度、轴向碳烟浓度和碳烟浓度峰值,结果表明低压下可燃物含碳量越高、压力越大,碳烟浓度越高;碳烟浓度峰值与压力成指数关系。     

掺氢甲烷非预混射流火研究现状及展望

氢输运是推广和发展氢能的关键环节之一,其中将氢气掺入天然气(主要成分为甲烷)管网的策略是解决氢输运问题的一种新的有效途径。然而,输气管道一旦发生泄漏则易引发非预混射流火火灾事故。因此,研究掺氢甲烷非预混射流火对灾前风险评估和灾后应急处置均具有重要意义。首先介绍掺氢甲烷射流火研究的意义;接着阐述非预混射流火特性与稳定机制,综述前人关于掺氢比例(氢气所占掺氢甲烷的体积分数)与伴流特征对掺氢甲烷非预混射流火特性影响的研究进展,进一步评价归纳其性能与应用场景;最后对前人的工作进行总结,并对未来的研究进行展望。     

甲烷射流扩散火焰结构试验研究

利用不同口径、不同流量的甲烷射流扩散火试验研究了射流扩散火焰结构特征,得到了射流火从层流燃烧到湍流燃烧再到吹熄的一般规律.结果表明,不同口径射流火在层流扩散燃烧与湍流扩散燃烧时火焰高度的变化各有不同.火焰最大高度出现在湍流扩散燃烧阶段.某些工况下燃烧出现脉动火焰现象,此时的火焰高度较小.     

不同粒径铝粉火焰传播特性试验研究

为探索不同粒径铝粉火焰结构及其传播特性,用一竖直粉尘燃烧管道试验装置进行铝粉燃烧试验。借助高速摄像设备,观察不同粒径铝粉的火焰形态。利用微细热电偶记录铝粉火焰温度变化。分析不同粒径铝粉火焰的传播速度与铝粉火焰最高温度的关系。结果表明,铝粉粒径越小,火焰越平滑,燃烧越充分、越剧烈,火焰传播速度增长越快;铝粉火焰传播速度和火焰最高温度均与其粒径成反比。     

水雾强化隧道火灾火焰现象试验研究

为探明隧道内水雾对柴油池火的火焰强化作用机制,基于Froude准则,搭建比例为1∶10的隧道水雾灭火试验平台。用模型试验方法,定量分析喷嘴压力与预燃时间等因素对水雾的火焰强化效果的影响。试验结果表明,火焰强化现象产生的主要原因是水雾和燃料的扬沸,只有当喷嘴压力超过某一临界值时才会出现火焰强化现象;强化后的火焰宽度及面积较无强化火焰明显增大,火焰高度略有降低;水雾对火焰的强化作用可以分为瞬间弱度、间断中度和连续强度3种程度,随着预燃时间的增加,火焰强化程度不断升高,火灾危险性逐渐变大。     

便携式氢火焰离子检测仪校准方法的探讨

针对便携式氢火焰离子检测仪的校准问题,提出了一种以氢火焰离子检测仪的示值误差、重复性、响应时间、漂移等数据为基础进行校准的方法。通过对比国内外3种型号检测仪的实验结果,提出了便携式氢火焰离子检测仪的计量特性,并对测量结果做了不确定度评定,验证了该方法的有效性。该方法可以作为便携式氢火焰离子检测仪的校准方法。建议便携式氢火焰离子检测仪的校准计量特性分别为:零点漂移不大于±3μmol/mol,示值最大允许误差不大于±10%,重复性不大于2%,响应时间不大于10 s。     

油田含油污泥掺煤资源化试验研究

为使含油污泥和煤混烧在实际工程中得到应用,实现含油污泥资源化,对含油污泥和煤进行工业分析、元素分析,并对含油污泥的重金属浸出液特性进行分析,同时研究了含油污泥的燃烧特性.结果表明,含油污泥燃烧过程主要分为2个阶段,其中第1阶段为脱水干燥和挥发分析出阶段,在差热分析曲线(DSC曲线)上存在1个吸热峰和1个放热峰,含油污泥减少质量可达75％;第2阶段为挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段,在DSC曲线上有1个放热峰,含油污泥的总失重率为92.86％,充分实现了减量化.探讨了掺煤量、粒径和煤种等因素对型煤燃烧性能的影响,发现与含油污泥直接燃烧相比,污泥与大同煤按1∶4质量比混合制得的粒径为15 mm的污泥型小球在马弗炉中燃烧时,起燃时间早,燃烧时间较长,且火焰长度适中稳定,黑烟产生量少,燃烧性能明显改善,同时能够满足在链条炉中燃烧的要求,使含油污泥资源化利用效果更好.     

管道内天然气爆炸火焰及压力波传播规律实验研究

天燃气安全不仅仅局限在企业内部,而是面向全社会,关系到社会稳定和市民生命财产安全。随着天然气市场开拓和广泛利用,庞大的管网系统和多样的用气环境给安全工作提出了更高的要求。采用理论分析、实验研究相结合的方法研究了管道内天然气爆炸火焰及压力波的传播规律。应用直径为700mm,长度为93m的管道进行了三次天然气爆炸传播实验。得出爆源点最大压力值并不是整个爆炸过程的最大值;压力波最大压力值在爆源点附近先降低,然后上升到某一峰值之后再逐渐衰减;最大压力值在衰减过程中不是单调衰减,有点起伏;随着天然气浓度的增大,其爆炸平均升压速率反而减小;随着天然气浓度的增大,其爆炸平均升压速率反而在减小;爆源附近火焰传播速度较小,上升到某一峰值后逐渐衰减。     

基于双色法的层流扩散火焰温度场和烟黑浓度场重构

高温和烟气是火灾事故中造成人员伤亡的两个重要因素,能快速准确地获取火焰温度和烟黑浓度的分布,是对燃烧产热量和发烟量的控制方法进行深入研究的前提。根据双色法的理论基础,结合火焰单元的划分方法,整理并简化了火焰温度和烟黑浓度求解过程。利用自主开发的软件进行重构计算,并选取甲烷/空气轴对称层流扩散火焰为例进行试验。重构结果表明,烟黑浓度和温度的分布在轴向方向上均呈现双峰到单峰的特点。将重构结果和数值模拟的结果进行对比,发现温度峰值和烟黑浓度峰值的相对误差分别低于1.59%和6.08%,表明重构结果和模拟结果具有较好的一致性。因此,可认为该重构方法具有可行性。     

利用主成分分析法简化甲烷/空气层流预混火焰的反应机理

利用主成分分析(Principal Component Analysis)的方法对甲烷/空气氧化的详细化学反应机理进行了简化，在低压层流预混火焰条件下进行了计算，计算结果与详细机理的计算结果及实验值进行了比较。结果表明简化机理与详细机理吻合较好，简化机理的规模和计算时间有所减少。