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。     

基于连通法的甲烷简化机理构筑研究

采用连通法,针对甲烷复杂反应机理,成功地进行了不同水平的机理简化研究。通过建立组分依赖关系的正规化Jacobian矩阵,精确地查明了燃烧组分之间的耦合关系,分别构造出仅包含重要化学路径的两个动力学简化模型,获得的简化机理分别包含227和138个反应,分别涉及39和26种组分。通过对层流预混火焰结构的模拟,所得简化机理和原详细反应动力学机理关于火焰结构的计算吻合很好,计算结果显示,两个简化机理具有较高的模拟精度。     

有害物质环境测试组合舱的研制及性能评价

研制了一种新型有害物质环境测试组合舱,该测试舱由舱体系（内舱和外舱）、恒温恒湿空气处理系统、空气循环装置和信号控制与处理软件组成。该测试舱具有可分别使用内舱和外舱对样品进行测试的特点,并采用美国FLUNT公司开发的air pack软件包对内舱和外舱的气流进行模拟与计算,并划分出内舱的层流区域,同时也对舱体系的性能进行了测试与评价。结果表明,有害物质环境测试组合舱的温湿度的相对标准偏差分别为0.04℃和0.7%,混合性达到90.7%。因此,该有害物质环境测试组合舱对温湿度控制精准,气流稳定,混合性能良好,能为室内空气污染研究提供条件稳定的室内仿真环境。     

氢气添加对乙醇/空气预混火焰燃烧特性影响的数值模拟研究

通过对不同混合比率的乙醇/氢气/空气燃烧特性进行数值模拟,研究氢气添加量对点火延迟时间、层流燃烧速度、火焰厚度、化学反应滞留时间及组分分布情况的影响。研究发现一定程度上氢气添加量的增加能够缩短混合气体的点火延迟时间,并且氢气对点火延迟时间的影响随着温度的升高而逐渐减小。随着混合比率的增大,层流燃烧速度增大,并且在混合比率大于0.4时显著增大。火焰厚度及化学反应滞留时间随氢气增加而逐渐减小。此外,进一步分析组分分布情况得知氢气添加使火焰中H*、O*、OH*自由基摩尔分数峰值增大,并且H+O+OH摩尔分数峰值与层流燃烧速度存在线性关系。     

基于多孔介质流固耦合计算的浅层流工程危害预测

依据某深海区断块油气藏的地质相关数据,基于地层多孔介质变形机理和多孔介质流固耦合理论,在ADINA软件中通过组合应用Parasoid建模方法,建立三维实体元模型,通过建立固体与流体模型、加载荷载以及选择模型参数,分析地层变形情况,计算不同参数下的井眼流速,从而进行钻遇浅层流时的灾害预测。     

一种基于多层流模型的核电厂智能报警分析系统

围绕核电厂报警分析展开研究,结合多层流功能建模方法,提出并开发了一套基于有向图知识表达的智能报警分析系统。以压水堆主冷却剂系统左环路LOCA事故工况为例,对所提出的智能报警分析系统进行了验证,结果表明该系统可以过滤信息并定位根原因,通过图像信息呈现方式为操纵员提供有效的综合诊断信息,降低大量信息对于信息诊断任务的影响,提升核电厂运行的安全性和可靠性。     

水蒸气对层流甲烷/空气扩散火焰中烟黑生成的影响

空气中水的存在会严重影响烷烃类扩散火焰中烟黑的生成,研究氧化剂流中水对烷烃类火焰的影响,对污染物控制及火灾扑救具有重要意义。模拟采用24步简化机理的有限速率化学反应模型、Moss-Brookes烟黑模型及Discrete Ordinates(DO)辐射模型,研究在空气中加入水对甲烷/空气层流伴流扩散火焰的影响,其中烟黑模型包括烟黑的成核、表面增长和氧化。结果表明,伴流空气中的水蒸气会降低火焰的温度、抑制烟黑的生成。这是因为:一方面,水蒸气降低了甲烷燃烧的温度,火焰温度的降低导致化学反应速率减慢,烟黑成核和表面生长速率随之降低,火焰中烟黑质量分数便减少;另一方面,由于水蒸气的加入使化学反应OH+H_2 H+H_2O(R(15))逆向反应加速,继而导致OH生成量增加。但由于氧气浓度降低使火焰体积增大,OH的浓度降低。从而导致烟黑的氧化速率降低,烟黑生成量增加。由于水蒸气的化学效应小于其温度效应,总体上烟黑质量分数降低。最后对比了模拟结果和试验结果。     

非线性拉伸对甲烷-空气预混火焰燃烧特性的影响

使用定容燃烧弹与高速纹影照相系统研究了不同当量比下甲烷-空气预混气体的层流火焰燃烧特性。实验数据同时应用传统线性模型和非线性模型分析了不同当量比对球形扩展火焰的传播速率和马克斯坦长度的影响。结果显示:随着当量比的增加,层流燃烧速率先增大后减小,直到当量比为1.1时,火焰速率达到最大值。马克斯坦长度始终为正值,且随着当量比的增大而增大。在所有当量比条件下,线性和非线性方法计算的火焰速率大致相同,差值小于0.01 m/s;线性方法得到的马克斯坦长度均大于非线性模型计算的结果,并随着当量比的增大,两种方法得到的马克斯坦长度的差值更加显著。     

絮凝动力学的现状与研究方法进展

在絮凝动力学的发展中先后提出了Smoluchowski理论、Camp-Stein理论和微涡旋理论,但迄今尚存在若干不足,特别是还不能全面揭示湍流絮凝的致因,也未能得到符合实际的湍流絮凝速度方程,严重影响了水处理絮凝工艺与设备的设计及放大.近年来,粒子图像速度场仪(PIV)和计算流体力学(CFD)的发展为深入研究絮凝动力学提供了新的手段和方法,有望使湍流絮凝动力学得到进一步发展.     

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。