体积力场中预混火焰稳定性的研究
随着航天科技的发展进步，科研人员对燃烧的研究不仅限于地球重力场中，其关注的焦点也越来越多地集中到微重力以及体积力场中的燃烧问题上，这为实现等温燃烧和构造新型的发动机创造了条件。本文通过数值模拟和实验分析对体积力场中预混火焰稳定性进行了研究，希望借此拓展体积力场中燃烧的知识。 为了研究体积力与预混气体喷射方向平行的单向体积力场中火焰的稳定性，利用FLUENT软件建立了二维轴对称数值模型，模拟分析了体积力的大小和方向对燃烧室内温度分布、流场、反应速率以及火焰脱火和回火流速极限的影响规律，结果表明：体积力的大小和方向都会对火焰面产生重大影响，与气流方向相同的体积力，更有利于火焰的稳定。 建立了离心力场中的三维预混燃烧数值模型，模拟研究了射流速度方向与离心力方向相同时，预混火焰在科里奥利力与离心力的共同作用下的火焰稳定性规律。为了减少网格数量且能够捕捉火焰面的变化，应用了网格自适应方法。结果表明，在燃烧室做旋转运动时，火焰沿着体积力合力的方向发生延长，火焰的偏转角度也随着体积力合力的增加而增大，火焰偏转角随转速的变化关系具有分段变化的特性。科里奥利力由于与气流方向垂直，加剧了火焰面的偏移，使火焰更容易出现不稳定的燃烧状态。论文还对不同流速下的熄火极限、不同当量比下熄火极限以及熄火的过程进行了研究分析，并与实验结论进行了对比。 最后，对体积力场中火焰抖动的试验录像现象进行了研究，得出了不同燃烧室转速、预混气体射流速度、射流角度和当量比条件下的火焰抖动频率曲线，并对所有试验工况的火焰抖动频率与转动频率进行了比较，发现火焰抖动频率都大于转动的频率，其比值维持在1.05—1.38之间。火焰抖动频率的影响因素还需要进一步的研究。
体积力场;预混火焰;稳定性分析;数值模拟
河北工业大学
硕士
热能工程
王恩宇
2013
中文
V435.12
95
2015-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）