一、湍流脉动对自由火焰温度场反演的影响（论文文献综述）
史景文[1]（2021）在《基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究》文中认为目前,化石燃料仍然是我国最主要的能源供给方式。燃烧作为将燃料化石能源转换为可利用热能的主要有效途径,对其进行深入的理论和实验研究,有助于分析理解燃烧的本质和规律,为进一步改进燃烧系统和优化设备运行提供参考数据。火焰的温度场测量,可以为燃烧机理研究以及污染物的排放控制提供有效的数据支撑。同时,典型燃烧产物组分的浓度也直接反应了设备燃烧室内的燃烧状态和燃烧效率。因此,提出新型的燃烧诊断测量技术,实现对高温火焰三维温度场、辐射物性场以及燃烧产物组分浓度场等多物理量场的协同重构,对于燃烧领域的科学研究有着非常重大的意义。然而,现有的光学层析燃烧诊断测量方法,无论是主动式还是被动式测量,都无法实现对高温火焰的温度及燃烧产物组分浓度场的三维空间协同重构。因此,本文提出了主被动光学层析融合探测方法,将主动激光层析吸收光谱技术和被动光场辐射成像层析探测技术相结合,建立了火焰三维温度场、辐射物性场、燃烧产物组分浓度场等多物理场协同重建模型与测量方法。碳氢火焰的燃烧产物组分往往包括H2O,CO2、CO等气体组分以及碳烟等固体颗粒物,因此,对火焰的测量必须同时考虑气固两相组分的影响,发展适用于高温碳烟火焰的多物理量协同测量十分有必要。为实现碳烟火焰的三维温度场和组分浓度场的协同重建,本论文首先构建了高温碳烟火焰的主被动光热信息融合获取模型,发展了基于视在光线法和广义源项多流法的吸收性火焰和吸收散射性火焰中弥散介质辐射传输的计算方法,实现了对高温碳烟火焰任意方向出射辐射强度的快速、精确计算。在此基础上,分别阐述了主动层析吸收光谱和被动光场辐射成像的基本理论和原理,为后续碳烟火焰温度场和燃烧产物组分浓度场的重建反问题提供了正问题计算模型。以主动激光吸收光谱理论为支撑,结合计算层析理论,对高温火焰的二维温度及H2O组分浓度的协同测量展开了研究,分别采用了线性和非线性层析吸收光谱测量模型进行数值仿真研究,分别应用代数迭代重构算法和基于自适应协方差矩阵的进化策略算法,对强病态性的重构问题进行了计算求解。在测量模型中加入了基于平滑先验信息的正则化方法,改善了病态问题的多解性,增强了重构结果的抗噪性。同时,将测量模型及算法应用于双峰分布的多模态火焰中,验证了测量模型及方法的适用性。基于主动激光层析探测的方法受到光学窗口以及光路布置的局限性,一般多用于二维火焰的燃烧诊断。实际中火焰多呈现三维非均匀分布,因此开展了基于被动光场辐射成像高温火焰三维温度场的重构研究。以波动光学的菲涅尔衍射定律和弥散介质辐射传输求解方法为理论基础,建立了适用于高温碳烟火焰的光场卷积成像模型。将火焰的二维光场图像为测量信号,对吸收性火焰和吸收散射性火焰及多峰分布的多模态火焰进行了三维温度重构的数值仿真研究,对温度重构质量的影响因素进行了分析,并结合贝叶斯理论模型,对测量方法的不确定度进行了分析。基于被动光场层析探测对火焰三维温度的测量,需要已知火焰内部的辐射物性参数,但在实际中辐射物性参数是未知的。因此,结合主动激光层析吸收光谱和被动光场辐射成像技术,提出了一种基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理场协同重建方法。结合多谱段激光层析透射测量信号和火焰自发辐射光场测量信号,建立了基于主被动层析的多场协同重构模型,对高温碳烟火焰的辐射物性场、三维温度场以及气固两相燃烧产物组分浓度场的协同重构进行了模拟研究,并对多种测量信号的随机误差进行了误差传递分析。最后,对基于主被动层析融合的测量模型进行了实验验证。对典型高温碳烟火焰—乙烯扩散火焰的辐射物性场、三维温度场及燃烧产物气固两相产物组分浓度场的协同重构进行了实验研究,并与热电偶测量值进行了对比,验证了主被动层析融合测量系统的有效性。温度重构值与热电偶测量值的最大偏差为50 K,证明了温度测量的精度。将重构得到的辐射物性场、碳烟组分浓度场以及H2O组分分布与相关研究中的测量结果进行对比,对应分布趋势及数量级相一致,证明了测量方法的有效性。
何坤[2]（2021）在《隧道多火源火灾特性及竖井自然排烟研究》文中研究指明由于车辆碰撞或者火灾蔓延等原因,隧道内也可能发生多个火源同时燃烧的现象。当火源数量增加后,火灾危险性进一步增大,消防救援更加困难;如果发生火焰融合现象,火焰高度会进一步增加,对隧道结构造成更严重的破坏。火灾烟气是造成人员伤亡的主要原因,然而针对隧道内多火源场景竖井排烟特性的研究较少,因此开展隧道内多火源火焰行为特征、隧道内多火源顶棚下方最高烟气温度、纵向通风隧道内临界火灾蔓延条件以及多火源场景烟气控制研究具有重要意义。本文通过小尺寸模型隧道火灾实验和数值模拟方法结合理论分析从以下三个方面开展了相关研究工作:1.通过小尺寸模型实隧道实验,研究了火源数量、火源间距和热释放速率对自然通风隧道内对称多火源的火羽流行为特性的影响,包括火焰融合、火焰倾斜角度和火焰高度。结果表明:与开放空间对称多火源火焰倾斜现象不同,三火源外侧火焰和双火源火焰倾斜角度随着火源间距的增大先增大后逐渐稳定,在火源间距较大时火焰依然发生倾斜现象。导致其倾斜的根本原因是火灾时隧道内纵向空气自然补给形成的诱导气流。通过理论分析发现无量纲诱导风速受隧道截面尺寸、火源半径和火源数量等因素影响,基于质量守恒原理建立了隧道狭长空间内无量纲诱导风速预测模型。当火源间距大于临界最大火焰融合间距时,火焰之间无相互影响,但由于火焰发生倾斜,三火源外侧火焰高度和双火源火焰比相同火源功率的单火源低;随着火源间距减小,火焰之间的相互影响逐渐增加,空气卷吸受限程度逐渐加强,火焰高度逐渐增大;随着火源间距的进一步减小,火焰高度融合,火源中心间距对火焰高度的影响较小,其火焰行为和单火源行为一致。基于火焰倾斜导致的火焰高度变化规律,建立了不同火源融合状态下双、三火源火焰高度的分段预测模型,进一步考虑不同火焰融合状态对空气卷吸量的影响,通过引入等效虚点源,构建了自然通风隧道内多火源场景顶棚下方最高烟气温度数学表达式。2.通过模型隧道火灾实验平台研究了纵向通风隧道内多火源火灾蔓延特点以及火灾蔓延的临界条件,并探讨分析了大型隧道多火源火灾特点。研究发现:在相同火源间距的情况下,由于来自上游火焰的额外热反馈以及上游火源的热烟气对下游火源的预加热,下游木垛的热释放速率比上游木垛的热释放速率增加的更快,下游的木垛点燃时间越来越短。基于一维蔓延理论,构建了隧道内热平衡方程,推导了不同坐标轴位置处隧道截面平均温度的数学表达式,得到了隧道内木垛发生火灾蔓延的临界条件（隧道截面平均温度差453K）,进一步发展了隧道内临界火灾蔓延距离的计算方法,验证了该方法在小尺度隧道火灾实验和全尺度隧道火灾实验中的有效性,并阐明了通风风速、热释放速率、隧道周长等参数对临界火灾蔓延距离的影响规律。此外,对于隧道内多火源场景,下游火源的火灾蔓延距离与来流气体温度和下游火源的热释放速率有关,可以由一个虚拟火源功率（Qc,inc+Qx）来表述,当下游火源处虚拟火源的热释放速率大于上游火源处的虚拟火源功率时,下游火源的火灾蔓延距离会越来越远。3.通过全尺寸数值模拟研究了隧道内多火源场景下热释放速率、火源间距、火源位置、竖井间距和火源数量等参数对竖井整体烟气控制的效果,并与单火源场景进行了对比分析。研究结果表明:在火源区域的多火源烟气质量流率随着火源间距先增大后趋于稳定,在火源间距较大时比相同总热释放速率的单火源场景更大;由于多火源的互相影响,烟气层高度随着火源间距的增大先降低后趋于稳定,且隧道内火源区域的多火源烟气层高度比单火源更低（双火源下降约20%,三火源下降约25%）。针对较小隧道火灾（火灾初期或小汽车火灾）,临界安全距离随着火源间距的减小而增加,但是不会比总热释放速率的单火源场景更长;对于较大隧道火灾（如巴士火灾）,火源间距对临界距离的影响较小,此时竖井间距对临界距离影响较大,临界距离随着竖井间距增大明显增大,对于消防灭火救援更不利。随着火源与竖井距离的减小,烟气的蔓延长度减小,且靠近火源一侧的竖井排出热量增加,烟气蔓延长度比另一侧更短;火源功率对烟气蔓延长度影响较小,而竖井间距是影响烟气蔓延长度的主要因素,随着竖井间距的增大烟气蔓延长度明显增加,对人员的疏散造成不利影响。
陶阳[3]（2020）在《船舶典型环境下火灾特征演化规律实验研究》文中提出船舶上通常带有大量燃油和货物等火灾危险源,附加值高,且往往漂泊在海上,一旦发生火灾,极易造成大量的人员伤亡和财产损失,带来严重的后果。因此,研究船舶火灾特征演化规律对于指导船舶火灾防护、设计、灭火具有重要的意义。本文采用理论分析和实验相结合的方法,围绕船舶甲板表面和内部舱室这两类典型火灾场景的灾害特性开展了以下研究:（1）实验研究了船舶外部不同温度环境和风环境下的煤油燃烧特性,结果表明:初温小于闪点,煤油池火的火焰蔓延速度与燃油初温成线性增长关系;超过闪点,则闪燃燃速和实际燃速会迅速升高。甲板表面及燃油初始温度低于60℃时,煤油池火的热释放速率、燃烧时间、燃烧热辐射特性不受初温影响。风环境对大尺度油池火燃烧速率产生显着影响,U<6 m/s时,两种燃料的稳定燃烧速率均随有效风速的增大而增大;U≥6 m/s时,则趋于平稳。基于全尺度实验结果,发展了一种由线性增加段和常数段组成的分段函数的风环境下大尺度油池燃烧速率计算通用模型。（2）全尺寸实验研究了船舶海洋环境风下大尺度池火温度场分布特性,结果表明:温度场受到环境风的强烈影响,火焰会倾斜,火焰倾斜但未贴地的情况下,风环境下大尺度火灾在Z=0高度上的径向温度分布仍满足高斯分布,其他高度可用偏高斯函数来描述。经典羽流模型对环境风作用下的大尺度火灾羽流中心线温度分布预测偏高,基于实验数据结果,对Mc Caffrey模型进行了修订,重新定义连续火焰区、间歇火焰区以及浮力羽流区的划分阈值,建立了可以较好预测环境风作用下羽流中心线温度的新模型。（3）理论与实验研究了单开口舱室火溢流行为与灾害参数,结果表明:挑檐条件下开口火溢流可分为“自由火焰阶段”、“火焰水平蔓延阶段”和“火焰溢出挑檐阶段”三个阶段。基于火焰扩展模型,建立了火焰高度,火焰蔓延区域和挑檐条件相关的隐式相关关系。针对不同无量纲溢出热释放速率Q（5）e*x2/5,开口中性面到挑檐的垂直高度和开口宽高比,建立了挑檐下方中心线（x轴）、外立面轴线（y轴）的三段式温度衰减模型。此外,将高斯分布函数应用于非轴线温度分布中,提出了新的特征长度p,作为高斯分布的拟合系数。随着挑檐增加,基于火焰高度模型建立不同挑檐限制条件下的热流密度分布模型,无量纲热流密度与归一化的竖向高度呈现较好的-5/3次方关系。（4）研究了机舱顶部多开口烟气溢流理论模型,根据中性面理论和机舱的区域模型,建立了顶部n个开口机舱在机械排烟和机械补风作用下的开口流动方程,得到了求解中性面高度的通用联立方程组,简化得到了机械排烟和机械补风作用下机舱多个相同开口都不发生烟气溢流的临界排烟量计算模型,并实验验证了该计算模型的有效性。在实际排烟量和临界排烟量较为接近时,开口处的内外压差非常小,极易受到外界风以及内部燃烧膨胀压的干扰,造成烟气间歇性溢出。为了形成较为可靠的开口溢流抑止效果,建议在实际应用中,在临界排烟量基础上取50%的冗余系数可以较为可靠地抑制烟气溢流,使得整个火灾燃烧过程中无烟气溢出。
周莹[4]（2020）在《反扩散推举火焰稳定性及自由基辐射特性研究》文中进行了进一步梳理气态烃类包括天然气、焦炉气、页岩气等。当前国内外以气态烃为原料的合成气制备工艺已发展得较为成熟。以合成气为原料制备的下游产品种类众多,且经济效益较高,目前已实现工业化。反扩散推举火焰是一种重要的射流扩散火焰形式,在天然气非催化制合成气等工业领域中应用广泛。火焰光谱诊断可确定火焰的位置、当量比等宏观性质,并反映火焰自身的特征及稳定性等。通过光谱诊断的方法可以更加全面地了解火焰氧化还原反应过程,从而更好地对火焰进行监控,为工业装置稳定运行提供基础。本文以CH4/O2反扩散推举火焰作为研究对象,对反扩散推举火焰的推举特性进行研究,考察不同工况条件对火焰OH*和CH*自由基辐射特性、推举高度以及形态转变（附着、推举、吹熄）的影响。应用ANSYS模拟软件,建立二维模型模拟反扩散推举火焰实验工况,对火焰不同位置的OH*自由基的生成路径和反应机理进行详细分析,为火焰诊断奠定理论基础。结果表明:（1）在甲烷/氧气反扩散推举火焰中,火焰根部位置上方3mm处反应最为强烈。随气速的增大,OH*自由基辐射强度峰值逐渐减小,火焰高度逐渐降低,同时OH*径向尺寸减小,火焰的氧化还原反应区整体向下移动,而主反应区逐渐向中心轴线方向靠拢。CH*径向尺寸与OH*径向尺寸变化趋势十分相似,随气速增加,CH*径向尺寸减小,相较于OH*分布CH*生成区域较小,且径向尺寸整体小于OH*。随着甲烷气速的增加,火焰的推举速度减小,并且火焰吹熄极限相应增大。在甲烷气速达到临界数值之后,增大氧气流速无法形成推举火焰,火焰直接出现吹熄现象。在火焰根部和OH*峰值位置,OH*主要的生成路径是H+O+M=OH*+M和CH+O2=OH*+CO,OH*主要的淬灭路径是OH*=OH+M。这是由于在火焰化学反应发生过程中生成大量中间物质（CO、CH等）,OH与中间物质离子碰撞形成OH*。（2）喷嘴不同结构对反扩散火焰稳定性产生影响。当喷嘴端部厚度小于0.5mm时,火焰随着氧气气速的增加呈现附着、推举、吹熄状态转变。当喷嘴端部厚度大于0.5mm时,火焰将从附着状态直接转变为吹熄。喷嘴吹熄极限的数值与火焰的端部厚度成反比。喷嘴端部厚度越大,吹熄极限的气速越小,火焰越容易吹熄。端部厚度影响火焰根部回流区大小,从而影响火焰形状,导致火焰径向尺寸随喷嘴端部增大而减小,端部厚度较小喷嘴的推举高度较高。不同入射角会导致剪切角度不同,进而影响火焰结构,入射角为75°、60°、45°的喷嘴产生推举的气速十分接近,并且整体小于入射角为90°的喷嘴的推举气速。入射角为45°的喷嘴产生的火焰推举高度普遍高于90°、75°和60°的喷嘴,并且OH*径向尺寸普遍大于其他喷嘴。入射角为75°的火焰OH*自由基辐射强度峰值均高于其他入射角,入射角为45°的火焰OH*自由基辐射强度峰值最低。随着入射角减小,火焰径向剪切速度增大,火焰更趋于稳定。
梁栋[5]（2020）在《含碳黑分形聚集体的高温气—粒混合介质辐射传输研究》文中研究表明碳黑通常以分形聚集体形式存在于火焰燃烧过程,能够强烈且连续地吸收、发射辐射能,因此准确预测其辐射特性参数对于高效、精确求解含碳黑分形聚集体的高温气-粒混合介质的辐射传输具有重要意义。本文首先介绍了灰气体加权和模型（WSGG）、基于谱线的灰气体加权和模型（SLW）以及全光谱k分布模型（FSK）三种气体辐射全局模型的基本原理及异同点,并与精确的逐线法（LBL）进行比较。结果表明:在计算总发射率时,SLW模型和FSK模型的计算精度较高,误差均不超过2%,WSGG模型的计算精度相对较低,但最大误差仍不超过9%。其次,基于广义多体MIE理论（GMM）模型研究了不同分形聚集规律对碳黑分形聚集体辐射特性的影响以及等效球假设的可行性。结果表明:在相同体积分数条件下,随着分形维数、前置因子、初级粒子粒径以及数目的增大,分形聚集体的消光截面和散射截面不断增大,吸收截面不断减小;等效球假设无法有效预测分形聚集体的辐射特性参数。然后,本文利用瑞利-分形聚集理论模型（RDG-FA）计算了分形聚集体的光谱辐射特性参数,基于WSGG和FSK模型特点发展了一种碳黑分形聚集体辐射特性计算模型（WSGSA）,其计算结果与逐线法相比,辐射热流和辐射源项的最大相对误差不超过6%和8%,具有较高的计算精度。同时本文还研究了分形维数、初级粒子个数、初级粒子粒径对高温气体-碳黑分形聚集体混合介质辐射传输的影响。研究表明:在相同体积分数条件下,随着分形维数的增大辐射热流和辐射源项减小,随着初级粒子个数、粒径的增大辐射热流和辐射源项增大。最后,本文以乙烯/空气湍流扩散火焰为研究对象,通过数值模拟计算了火焰温度和碳黑体积分数分布,进一步验证了本文开发的WSGSA模型。结果表明:研究湍流扩散火焰时,WSGG模型和WSGSA模型耦合计算得到的结果与文献实验值非常吻合,且结果优于Fluent软件自带的气体辐射特性模型和碳黑吸收系数模型。
李明杰[6]（2019）在《弥散介质条件下对称与非对称火焰参数多波长重建的数值研究》文中研究说明环境污染是世界各国都需面临的重大问题,化石燃料的大量燃烧不仅造成了环境中碳排放的总量居高不下,还导致了严重的大气污染,其燃烧颗粒产物更是可吸入颗粒物的主要来源之一。对火焰温度场、颗粒浓度场以及颗粒辐射参数进行准确测量是实现燃烧诊断进而精确控制燃烧过程的重要一环。然而,由于燃烧产物中不同粒径大小的弥散颗粒（烟黑、炭粒等）的存在,这些辐射参与性介质会对火焰发出的辐射能产生衰减作用,进而对温度场造成影响,因此在考虑介质弥散特性的前提下,开展高精度的火焰参数测量研究十分必要,这对于提高用能设备的燃烧效率,降低燃烧污染物排放均有重要意义。对燃烧颗粒污染物辐射特性的研究,尤其是对烟黑颗粒的研究是国际辐射传热领域的热点。烟黑颗粒在燃烧中会发出可见光波段的辐射能,而基于辐射图像的层析重建技术能将该辐射能作为输入信号,通过合适的重建算法就能对火焰关键参数进行准确反演测量,具有高精度、高维度、可实时测量的优点。然而,截至目前,该技术仍存在以下问题尚未解决:第一,弥散介质的吸收特性对火焰辐射场有重要影响。而当前基于烟黑自吸收条件下的重建算法缺乏对火焰辐射多波长信息的支持,且过多的简化条件限制了其在高颗粒浓度条件下的测量精度。第二,对于煤粉类火焰而言,颗粒散射的作用受颗粒粒径尺寸和波长两方面的影响而不能简单的被忽略。吸收系数、散射系数作为表征颗粒辐射特性的两个关键参数,其传统意义上的求解是在已知颗粒物性参数的基础上,通过Mie理论直接计算获得。然而,这些弥散介质辐射参数与火焰温度、颗粒粒径分布、颗粒数密度都密切相关,其中,对颗粒粒径分布、颗粒数密度本身的求解就是尚未攻破的难题,因此,通过直接应用Mie散射理论求解难以获得准确的结果。第三,实际中的火焰往往是非对称的,而传统重建算法对于非对称火焰的重建精度和速度都存在明显不足,这也限制了现有的测量技术在实际应用中的发展。针对以上问题,本文首先建立了包含介质发射、吸收、无散射条件下的发射层析重建模型,通过结合非迭代最小二乘Tikhonov正则化算法和多波长解耦算法,实现了对轴对称模拟火焰温度和烟黑体积浓度的高精度重建。研究结果表明,将多光谱解耦技术与烟黑自吸收模型相结合,可以使重建精度大幅提高,在相对噪声为5%的条件下,重建的火焰温度和烟黑积浓度的均方差分别为0.15%和4.91%,高于传统双色法的精度。在此基础上,本文又重点研究了散射系数逆向重建方法,构建了用于重建各向异性散射火焰的非均匀温度、散射系数的重建算法,引入了基于广义源项多流的思想,通过建立烟黑辐射系数与物性参数之间的函数关联,完成了对散射系数的逆向重建。第三,针对传统算法在有限角度下重建非对称多峰火焰时存在的重建精度低、速度慢的缺陷,本文建立了基于粒子群算法优化权重参数的先验ARTTV算法,利用非对称辐射源项测试了所提出算法的重建性能,结果表明,与传统的重建算法相比,ARTTV-PSO算法对于多峰非对称火焰的反演精度优于ART、SART、正则化、LSQR等传统算法,两者之间的精度有1%-10%的差距。另一方面,为了改善迭代类算法重建速度慢的问题,本文利用ELM神经网络法对ARTTV-PSO算法的性能实施拟合逼近以提高算法的重建速度。由仿真结果可知,基于“ARTTV-PSO内核”的ELM神经网络与原始ARTTV-PSO算法几乎具有相同的重建性能,但其重建速度比ARTTV-PSO算法提高了约300倍。本文的研究从弥散介质的辐射特性入手,对火焰参数的重建算法进行了深入研究,同时针对非对称火焰目标,提出了兼顾重建精度与重建速度的神经网络算法,这些技术为实际工业火焰的在线测量提供了行之有效的方案。
赵冬梅[7]（2019）在《环形旋流燃烧室点火过程的数值研究》文中研究指明环形燃烧室被广泛应用于现代航空发动机,其点火可靠性是燃烧室设计中必须关注的核心问题之一,它关系到航空发动机能否在较宽的工作范围内实现正常启动和高空熄火后再点火。近年来,随着排放限制标准的日益严格,许多低排放燃烧技术陆续得以应用,使得环形燃烧室朝着更轻、更短的短环燃烧室发展,这样的燃烧室结构使得点火及火焰稳定更加困难。因此,对环形燃烧室内点火与火焰传播问题的研究,以及深入分析其机理和影响因素,对燃烧室设计具有重要的指导意义。本文针对浙江大学TurboCombo环形燃烧室模型开展了点火过程的数值研究。本文的主要工作如下:1.基于雷诺平均（Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS）模型计算了雷诺数为4000、5000、6000三种工况下圆管单头部旋流燃烧室的时均轴向速度和径向速度。结果表明RANS模型能较好地预测出喷嘴中心及附近区域的低速回流区,两种时均速度随雷诺数变化趋势和实验测量结果吻合较好,但喷嘴外缘区域的计算结果低于实测结果。2.基于非稳态雷诺平均（Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes,URANS）方法,结合SAGE详细化学动力学求解器、详细化学反应机理和自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement,AMR）方法,模拟了环形旋流燃烧室模型的点火过程。计算发现点火前环形旋流燃烧室冷态流场存在一个沿着内壁面的顺时针周向环流,同时沿着外壁面有一个逆时针周向环流;点火过程中数值计算与实验观测结果的火焰形态有较高的相似度,但周向点火时间大于实验结果,积分放热率随时间演化趋势在周向点火过程前期阶段与实验结果有较好的吻合;火焰传播过程中顺时针和逆时针两个方向的火焰前锋移动速度略有不同,主要因为沿着内壁面的顺时针方向周向速度分量引起顺时针方向火焰前锋移动速度略快。3.采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）方法,计算环形旋流燃烧室模型的点火过程,采用了与上述URANS算例同样的工况参数和模拟过程,不同的是LES算例采用了更精细的网格尺寸,整个计算域网格量约为URANS的2倍。点火前冷态流场的计算结果发现LES方法能更准确地捕获位于喷嘴下游的回流区,并且能更清晰地观察到内外环流的存在以及流场发展过程中的旋流发展和湍流结构的耗散过程。计算结果表明LES方法能更准确地预测出火焰面褶皱,且预测的周向点火时间更接近实验结果;同时发现局部压力差是引起火焰传播过程中出现与火焰前锋移动方向相反的回流的主要原因;采用组分浓度分布描述的火焰前锋位置、火焰形态,与温度分布所描述的结果是一致的。对湍流火焰模式的定性分析表明,LES与URANS预测结果与实验测量结果的湍流火焰模式位于小火焰区和薄反应区之间的临界线Ka=1附近。
王小婷[8]（2019）在《微尺度平板式和圆柱形燃烧器的实验和数值模拟研究》文中指出作为微电子机械系统的分支,基于高能量密度碳氢燃料燃烧的微型动力系统一直是科学研究的热门方向。对独立微尺度燃烧腔的性能开展研究对微型动力系统的设计具有指导意义。本文结合实验和Ansys Fluent 16.0数值模拟对微尺度平板式和圆柱形燃烧器开展研究,模拟过程中采用详细化学反应机理,并借助用户自定义方程（UDF）设定特定条件。本文主要研究目的在于探讨微尺度燃烧的影响因素,提高微尺度燃烧的稳定性,对微燃烧器结构优化提出合理性建议。平板式微燃烧器主要应用在微热光伏发电系统中。作为微热光伏系统的核心部件,微燃烧器壁面辐射效率的提高,以及壁面温度均匀性和火焰稳定性的增强能够有效地提高系统的整体效率,延长电池寿命。本文对平板式微燃烧器研究表明,燃烧器填充多孔介质后,外壁面温度和辐射效率明显增加,火焰稳定性增强。提高多孔介质孔隙率,外壁面的温度升高,火焰位置随流速移动的敏感性减小。此外,结合钝体的稳燃特性和多孔介质的热回流性质对燃烧器结构进行优化。研究结果表明:在半钝体燃烧器中,钝体宽度增加,外壁面温度降低,火焰稳定性减小。在半钝体燃烧器结构中,甲烷预混燃烧的壁面热辐射性能增强。氢气预混燃烧与甲烷存在差异:氢气在尾部半填充多孔介质燃烧时,外壁面存在两个高温区,温度均匀性增加。此时外壁面的热性能要高于半钝体燃烧器和全填充多孔介质燃烧器。采用圆柱形石英管燃烧器对甲烷火焰动态特性进行研究和分析。实验过程中观察到在不同氧气浓度下火焰出现反复熄火着火、稳定燃烧和双层震荡火焰状态。结合UDF定义壁面温度分析火焰稳定特性研究发现,负拉伸火焰能够提高火焰稳定性,正拉伸火焰稳定性降低。通过套管优化圆柱形燃烧器结果表明:套管燃烧能够增强燃烧器壁面和火焰热耦合效应,火焰的温度和稳定性得到提高,同时外壁面温度显着提高。因此套管微燃烧器更加适用于微动力系统燃烧器。
陈贝凌[9]（2019）在《近壁面油束撞壁的喷雾及燃烧的光学诊断研究》文中指出先进燃烧技术是提高内燃机热效率、降低污染物排放的核心。内燃机燃烧是受限空间内的复杂湍流燃烧过程,这就决定了内燃机燃油喷射过程、燃烧火焰发展及污染物生成演化历程一定会与燃烧有限空间内的壁面发生作用,进而影响内燃机综合性能。本文运用双色法、激光诱导荧光法、激光诱导炽光法等多种光学测试技术,针对内燃机喷雾混合、燃烧火焰以及污染物演化历程与壁面的作用关系开展了深入系统研究。首先,运用多种光学方法在燃烧器上开展层流部分预混火焰燃烧特性研究,并在此基础上通过改变火焰温度或添加壁面来研究火焰撞壁后对火焰温度及其污染物的影响。研究发现:氧浓度在浓混合气的火焰中对温度影响占据主要作用。在火焰发展上,不同环数PAH与碳烟的生成氧化位置相互对应;不同环数的PAH有对应的生成温度,四环的多环芳香烃（PAH）相对荧光强度的峰值在1400～1600K左右,二环和三环的PAH相对荧光强度的峰值在800～1400 K左右;四环的多环芳香烃（PAH）能够较好预测碳烟的浓度结果,但在掺混CO2的火焰中,由于温度较低抑制了大环PAH向碳烟转换,使得碳烟量急剧减少。在火焰撞壁的实验中,在壁面高度为20～25mm时,此时火焰的PAH与碳烟的浓度最高。在壁面较低的情况（h≤15mm）,壁面温度的变化对PAH及碳烟没有影响;随着壁面升高（15≤h≤25mm）,壁面温度升高促进了PAH及碳烟的生成;当壁面继续升高（h≥25mm）,壁面温度升高促进了PAH及碳烟的氧化过程,壁面温度升高使得PAH及碳烟浓度降低。之后,在一台高压高温定容燃烧弹上研究了不同的撞壁距离、喷油压力、环境温度与压力条件下,柴油撞壁后近壁面区域的宏观喷雾特性。结果表明:壁面对于燃油油束的基本结构的改善具有重大的影响。与自由喷雾相比,撞壁使得喷雾的贯穿距减小,喷雾锥角增加;随着撞壁距离的增加,油束反弹高度呈现先增加后减小的趋势;当撞壁距离减小到一定程度时,会出现较多的燃油附壁,使得此时油束动量损失巨大,使得油束反弹高度急剧减小。进一步的研究中,选取正十二烷作为柴油替代物,添加四甲基对苯二胺（TMPD）和萘作为复合激光诱导荧光的荧光剂,分析不同环境温度、压力和喷油压力条件下,燃油撞壁后气液相浓度分布特征。研究发现:在Ta=773 K,Pa=4MPa的工况下,当撞壁距离为35mm,即使喷油压力提高至1600bar时,液相燃油几乎很难接触壁面发生撞壁。不同环境压力下,低压使燃料的浓区沿轴向下移更加靠近壁面,且气相浓度随着压力的升高而升高;随着壁温增高,气相燃油浓度呈现先增加后下降的趋势。最后本文针对了不同壁面温度、喷射压力、环境压力下,燃油油束撞壁后近壁面区域的火焰结构和燃烧特性进行了研究。利用高速摄像拍摄撞壁喷雾的火焰发展历程,量化得到火焰自发光亮度、滞燃期和火焰几何参数并进行分析。结果表明:随壁面温度升高,火焰亮度增大。环境压力为2 MPa时,火焰亮度最大的区域首先出现在涡流区;环境压力为4 MPa时,火焰亮度大的区域出现在靠近壁面的位置。环境压力为2 MPa时,着火点首先出现在壁喷区,着火点与喷雾轴线距离随壁面温度升高而减小,随喷射压力增大而增大;环境压力为4 MPa时着火点首先出现在撞壁区。环境温度在723 K时,随壁面温度升高火焰的自发光强增大,即碳烟生成增多;环境温度在793 K时,壁面温度对碳烟影响很小。
伍祥瑞[10]（2019）在《湍流辐射交互作用对碳黑预测影响的数值研究》文中研究指明碳黑颗粒（soot）对环境、人体健康和航空发动机安全运行等都有重要影响,因此准确地模拟碳黑生成,并调控减少碳黑生成有着重要意义。通常碳黑的生成对温度非常敏感,辐射换热又是影响燃烧火焰温度分布的重要因素之一,因此本文将在综述国内外碳黑颗粒以及湍流辐射交互作用研究现状的基础上,就湍流辐射交互作用（TRI）对碳黑生成的影响以及碳黑颗粒的减排进行研究。本文首先在二维湍流乙烯扩散火焰中引入考虑TRI和WSGG2013非灰辐射特性模型的高精度方法来预测碳黑生成和温度分布,并与常规方法下的结果进行对比,结果表明考虑TRI和WSGG非灰辐射特性使得预测的碳黑浓度和温度更接近实验值,结合碳黑成核速率常数的修正后可以准确地预测碳黑和温度的分布。然后在该模型基础上研究了碳黑调控及减排,分析了富氧燃烧时不同燃料稀释和氧化剂浓度下,湍流辐射交互作用对碳黑浓度和温度的影响。结果表明:随着燃料的稀释,火焰在乙烯体积浓度约50%以下时碳黑体积分数已低于1e-9的可视生成极限,而由不考虑TRI所引起的温度相对误差先增大后减小;随着伴流氧浓度的增大,碳黑分布和浓度随之减小,氧气体积分数增加到80%时碳黑生成区域已很小,但体积分数依然有2.78e-8;当氧气浓度低于60%时,不考虑TRI将会使得火焰温度偏高,而氧气浓度大于等于60%时不考虑TRI将会使得温度偏低。最后在DLR双径向旋流器三维燃烧室中模拟碳黑的生成并与实验值比较,通过改变内外旋流占比和二次流流量等方式来调控减少旋流燃烧室中碳黑颗粒,结果表明碳黑浓度和分布区域随着中心旋流占比的减少或者二次流流量的增大呈现减少趋势。
二、湍流脉动对自由火焰温度场反演的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、湍流脉动对自由火焰温度场反演的影响（论文提纲范文）
（1）基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 主动式光学层析探测燃烧诊断方法 |
| 1.2.2 被动式光学层析探测的燃烧诊断方法 |
| 1.2.3 病态辐射反问题研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 高温碳烟火焰的主被动光热信息获取模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弥散介质火焰辐射传输求解模型 |
| 2.2.1 纯吸收弥散介质辐射传输模型 |
| 2.2.2 强散射型弥散介质辐射传输模型 |
| 2.3 主被动层析光热探测信息模型 |
| 2.3.1 基于吸收光谱的主动层析探测信息获取模型 |
| 2.3.2 基于光场辐射成像的被动层析探测模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于主动光学层析的高温火焰多参数测量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 线性层析吸收光谱的火焰参数测量 |
| 3.2.1 线性层析吸收光谱测量模型 |
| 3.2.2 代数迭代重建算法 |
| 3.2.3 重建结果及讨论 |
| 3.3 非线性层析吸收光谱的火焰参数测量 |
| 3.3.1 非线性层析测量模型 |
| 3.3.2 基于非线性层析吸收光谱的温度及浓度协同重建模型 |
| 3.3.3 自适应协方差矩阵的进化策略算法 |
| 3.3.4 重建结果及讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于被动光学层析高温火焰三维温度测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于光场卷积成像的火焰温度测量模型 |
| 4.2.1 基于波动光学的光场卷积成像 |
| 4.2.2 三维碳烟温度场重构模型 |
| 4.2.3 基于测量模型的反问题分析 |
| 4.3 高温碳烟火焰三维温度重构结果及分析 |
| 4.3.1 多模态火焰碳烟温度重构结果 |
| 4.3.2 碳烟温度重构结果的影响因素 |
| 4.3.3 平滑正则化方法对温度重构质量的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于主被动层析融合高温火焰多参数场测量 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 主被动层析融合的火焰多参数场测量模型 |
| 5.2.1 测量基本原理 |
| 5.2.2 高温火焰辐射物性与三维温度场协同重构模型 |
| 5.2.3 高温碳烟火焰气固两相燃烧产物组分浓度场协同重构模型 |
| 5.3 高温碳烟火焰辐射物性与三维温度场协同重构 |
| 5.3.1 均匀分布的辐射物性场与三维温度场的协同重构 |
| 5.3.2 二维非均匀辐射物性场与三维温度场的协同重构 |
| 5.3.3 三维非均匀辐射物性场与三维温度场的协同重构 |
| 5.4 高温碳烟火焰气固两相燃烧产物组分浓度场协同重构 |
| 5.4.1 高温碳烟火焰碳烟颗粒组分浓度场重构 |
| 5.4.2 高温碳烟火焰气相产物 H_2O 组分浓度场重构 |
| 5.4.3 气固两相协同重构的误差传递分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于主被动层析融合的乙烯扩散火焰多参数场实验测量 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验系统及装置 |
| 6.2.1 乙烯共流燃烧器 |
| 6.2.2 热电偶测量系统 |
| 6.2.3 主动层析探测实验系统设备及装置 |
| 6.2.4 被动光场层析探测实验系统设备及装置 |
| 6.3 基于主被动层析融合探测实验系统 |
| 6.3.1 基于主动激光层析探测实验 |
| 6.3.2 基于被动光场层析探测实验 |
| 6.4 实验结果与分析 |
| 6.4.1 不同燃烧实验工况对比分析 |
| 6.4.2 基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理量场协同重建 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）隧道多火源火灾特性及竖井自然排烟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 隧道火灾危害 |
| 1.1.2 隧道通风排烟方式 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道单火源火灾研究现状 |
| 1.2.2 隧道火灾蔓延和多火源火灾研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本文章节安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 相似理论和数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相似理论 |
| 2.2.1 压力模拟法 |
| 2.2.2 介质类比模拟法 |
| 2.2.3 Froude模拟法 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 数值模拟模型 |
| 2.3.2 FDS数值模拟软件 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 自然通风隧道对称多火源火羽流行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 自然通风隧道内对称多火源火焰倾斜角度 |
| 3.3.1 对称多火源火焰形态与火焰融合 |
| 3.3.2 对称多火源火焰倾斜角度 |
| 3.4 自然通风隧道对称多火源火焰高度 |
| 3.4.1 对称双火源火焰高度 |
| 3.4.2 对称三火源火焰高度 |
| 3.5 自然通风隧道对称多火源顶棚下方最高烟气温度 |
| 3.5.1 近火源处温度分布特征 |
| 3.5.2 顶棚下方最高烟气温度预测模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 本章符号 |
| 参考文献 |
| 第4章 纵向通风隧道内火灾蔓延及多火源火灾特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 纵向通风隧道多火源火灾蔓延特性 |
| 4.3.1 纵向通风隧道火灾蔓延速度 |
| 4.3.2 纵向通风隧道内截面平均温度计算模型及临界火灾蔓延判据 |
| 4.3.3 纵向通风隧道内临界火灾蔓延距离 |
| 4.4 纵向通风隧道内多火源充分发展后火灾特点 |
| 4.5 本章小结 |
| 本章符号 |
| 希腊字符 |
| 参考文献 |
| 第5章 随道多火源场景竖并自然排烟特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FDS数值模拟相关参数设置 |
| 5.2.1 隧道物理模型 |
| 5.2.2 火灾场景设置 |
| 5.2.3 网格尺寸选取 |
| 5.2.4 数值模拟结果验证 |
| 5.3. 烟气层高度 |
| 5.3.1 火源间距和火源数量对烟气层高度的影响 |
| 5.3.2 火源位置和竖井间距对烟气层高度的影响 |
| 5.4 顶棚烟气温度与临界距离 |
| 5.4.1 火源数量和火源间距对临界距离的影响 |
| 5.4.2 火源位置和竖井间距对临界距离的影响 |
| 5.5 火灾烟气蔓延长度 |
| 5.5.1 火源数量和火源间距对烟气蔓延长度的影响 |
| 5.5.2 火源位置和竖井间距的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 本章符号 |
| 希腊符号 |
| 参考文献 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 附录A |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）船舶典型环境下火灾特征演化规律实验研究（论文提纲范文）
| 作者简历 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 燃油典型燃烧特性研究 |
| 1.2.2 大尺度池火温度场分布特性研究 |
| 1.2.3 舱室开口溢流研究 |
| 1.2.4 机舱火灾研究 |
| 1.2.5 研究现状评述 |
| 1.3 论文研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 论文研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 创新点 |
| 第二章 船舶典型环境下燃油火灾燃烧特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 不同环境温度下燃油火灾蔓延特性研究 |
| 2.2.1 实验设计 |
| 2.2.2 实验结果与分析 |
| 2.3 不同环境温度对燃油池火燃烧特性影响研究 |
| 2.3.1 池火燃烧时的换热守恒方程 |
| 2.3.2 实验设计 |
| 2.3.3 实验结果与分析 |
| 2.4 风作用下大尺度燃油池火燃烧速率研究 |
| 2.4.1 实验设计 |
| 2.4.2 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 风环境下大尺度池火温度场分布特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典羽流模型 |
| 3.3 实验设计 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 单开口舱室火溢流行为与灾害参数研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同挑檐限制条件下开口火溢流的温度衰减特性研究 |
| 4.2.1 实验设计 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 不同挑檐限制条件下开口火溢流的火焰高度及热流密度研究 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机舱火灾烟气溢流理论模型与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机舱开口的烟气流动控制方程与理论计算模型 |
| 5.3 机舱开口溢流的实验研究 |
| 5.3.1 实验设计 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.3.3 溢流抑止临界排烟量与实验结果比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（4）反扩散推举火焰稳定性及自由基辐射特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 火焰光谱诊断技术现状 |
| 1.2.1 化学发光反应机理 |
| 1.2.2 火焰光谱诊断技术的应用 |
| 1.3 反扩散火焰稳定特性研究现状 |
| 1.3.1 推举火焰燃烧特性的研究进展 |
| 1.3.2 不同燃烧器喷嘴结构对反扩散火焰稳定性影响 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第二章 反扩散推举火焰稳定性与光谱辐射特性研究 |
| 2.1 实验装置及条件 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 实验条件 |
| 2.2 反扩散推举火焰光谱辐射特性研究 |
| 2.2.1 氧气气速对反扩散推举火焰光谱辐射特性的影响 |
| 2.2.2 反扩散推举火焰的火焰特性变化规律 |
| 2.3 反扩散推举火焰模型及数值条件 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 模型及数值求解条件 |
| 2.3.3 边界条件设定 |
| 2.3.4 模型校验 |
| 2.4 反扩散推举火焰OH~*生成机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 燃烧器喷嘴结构对反扩散火焰影响 |
| 3.1 实验装置及条件 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验条件 |
| 3.2 喷嘴端面厚度对反扩散火焰稳定性影响 |
| 3.2.1 喷嘴厚度对火焰稳定特性的影响 |
| 3.2.2 喷嘴厚度对火焰OH~*辐射特性的影响 |
| 3.3 喷嘴入射角对反扩散火焰稳定性影响 |
| 3.3.1 喷嘴入射角对火焰稳定特性的影响 |
| 3.3.2 喷嘴入射角对火焰OH~*辐射特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
| 硕士在读期间发表论文 |
（5）含碳黑分形聚集体的高温气—粒混合介质辐射传输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 高温气体辐射特性模型研究现状与进展 |
| 1.2.1 逐线法模型 |
| 1.2.2 谱带模型 |
| 1.2.3 全局模型 |
| 1.3 碳黑颗粒辐射特性模型研究现状与进展 |
| 1.3.1 碳黑颗粒的形成过程 |
| 1.3.2 碳黑颗粒辐射特性参数数值计算 |
| 1.4 高温气-粒混合介质辐射传输研究现状与进展 |
| 1.5 碳黑火焰数值模拟研究现状与进展 |
| 1.6 本文的主要研究工作 |
| 第二章 气体辐射特性全局模型的原理与综合评估 |
| 2.1 辐射传输方程 |
| 2.2 高温气体逐线法理论介绍 |
| 2.3 高温气体全局辐射特性模型 |
| 2.3.1 灰气体加权和模型 |
| 2.3.2 基于谱线的灰气体加权和模型 |
| 2.3.3 全光谱k分布模型 |
| 2.4 不同模型的计算结果与分析 |
| 2.4.1 不同介质温度下的总发射率 |
| 2.4.2 不同路径长度下的总发射率 |
| 2.4.3 等温均质算例 |
| 2.4.4 非等温非均质算例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 碳黑颗粒分形聚集体辐射特性参数研究 |
| 3.1 分形生长动力学模型 |
| 3.2 分形聚集体辐射特性参数模型 |
| 3.2.1 广义多体MIE理论模型 |
| 3.2.2 多球T-矩阵 |
| 3.2.3 不同模型计算结果对比 |
| 3.3 不同因素对碳黑分形聚集体辐射特性的影响 |
| 3.3.1 分形维数的影响 |
| 3.3.2 前置因子的影响 |
| 3.3.3 初级粒子粒径的影响 |
| 3.3.4 初级粒子数量的影响 |
| 3.3.5 复折射率的影响 |
| 3.4 等效球假设的介绍与评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 含碳黑分形聚集体的高温气-粒混合介质辐射传输模型开发与规律研究 |
| 4.1 碳黑分形聚集体对高温气-粒混合介质辐射传输的影响 |
| 4.1.1 分形维数对辐射传输的影响 |
| 4.1.2 初级粒子数目对辐射传输的影响 |
| 4.1.3 初级粒子粒径对辐射传输的影响 |
| 4.2 碳黑分形聚集体非灰辐射特性模型的开发 |
| 4.2.1 RDG-FA模型介绍 |
| 4.2.2 灰碳黑聚集体加权和模型(WSGSA)的开发 |
| 4.2.3 模型验证 |
| 4.2.4 计算结果分析讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 WSGSA模型在火焰数值模拟中的应用 |
| 5.1 二维对称湍流乙烯/空气扩散火焰的数值模拟 |
| 5.1.1 研究对象 |
| 5.1.2 数值方法 |
| 5.1.3 计算结果分析讨论 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 三种不同高温气体全局辐射特性模型对比评估 |
| 6.1.2 碳黑颗粒分形聚集体辐射特性参数研究 |
| 6.1.3 含碳黑分形聚集体的高温气-粒混合介质辐射传输模型研究 |
| 6.1.4 碳黑分形聚集体非灰辐射特性模型在碳黑火焰数值计算中的应用 |
| 6.2 展望及下一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果与发表(录用)的论文 |
| 附录 高斯-洛巴托和高斯-勒让德积分格式积分点及权重 |
（6）弥散介质条件下对称与非对称火焰参数多波长重建的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 本文的研究综述 |
| 1.2.1 火焰测温方法概述 |
| 1.2.2 发射CT法与温度解耦重建 |
| 1.2.3 弥散介质辐射参数重建的研究现状 |
| 1.2.4 辐射反问题算法的研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第2章 弥散介质发射与吸收条件下轴对称火焰的多波长重建数值研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弥散介质辐射特性与辐射传递方程 |
| 2.2.1 弥散烟黑介质的吸收特性 |
| 2.2.2 弥散介质辐射传递方程的推导 |
| 2.3 视在光线法 |
| 2.4 基于发射、吸收条件下轴对称火焰参数的多波长重建研究 |
| 2.4.1 非迭代最小二乘正则化算法的建立 |
| 2.4.2 火焰温度与烟黑浓度的解耦重建算法 |
| 2.5 模拟仿真与结果验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 弥散介质散射条件下的火焰多参数重建研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 烟黑颗粒的散射特性 |
| 3.2.1 经典Mie散射理论 |
| 3.2.2 基于逆向求解的烟黑散射系数的推导 |
| 3.3 广义源项理论逆向重建散射系数 |
| 3.3.1 介质辐射传递正向计算 |
| 3.3.2 辐射反问题计算 |
| 3.3.3 火焰多参数解耦重建 |
| 3.4 结果验证与误差分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 弥散介质条件下非对称火焰辐射重建数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于先验正则化的ARTTV算法的提出及其智能优化 |
| 4.3 正则因子的自适应PSO算法求解 |
| 4.4 基于ELM神经网络优化的ARTTV算法 |
| 4.5 重建结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 全文总结创新与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望与未来计划 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士期间参加的科研项目 |
（7）环形旋流燃烧室点火过程的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 航空发动机燃烧室概述 |
| 1.1.2 燃烧室设计方法概述 |
| 1.2 环形燃烧室点火过程研究现状 |
| 1.2.1 点火过程第一阶段研究现状 |
| 1.2.2 点火过程第二阶段研究现状 |
| 1.2.3 点火过程第三阶段研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.4 章节安排 |
| 第2章 数值方法 |
| 2.1 雷诺平均(RANS)控制方程及湍流模型 |
| 2.1.1 基于RANS框架的控制方程 |
| 2.1.2 RANS湍流模型 |
| 2.2 大涡模拟(LES)控制方程及湍流模型 |
| 2.2.1 基于LES框架的控制方程 |
| 2.2.2 LES湍流模型 |
| 2.3 状态方程 |
| 2.4 点火能量源模型 |
| 2.5 燃烧建模方法 |
| 2.5.1 自适应网格加密(AMR) |
| 2.5.2 SAGE模型 |
| 2.5.3 详细化学反应机理 |
| 2.6 离散化方法及计算算法 |
| 2.6.1 有限容积法 |
| 2.6.2 求解过程 |
| 2.6.3 PISO算法 |
| 2.6.4 Rhie-Chow算法 |
| 2.6.5 时间步控制方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 单头部旋流燃烧室速度场研究 |
| 3.1 实验装置及工况 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验工况 |
| 3.2 数值模拟设置 |
| 3.2.1 计算域及边界条件 |
| 3.2.2 计算设置 |
| 3.3 速度场对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于URANS的环形燃烧室模型点火过程数值研究 |
| 4.1 网格收敛性分析 |
| 4.1.1 网格收敛性分析AMR设置 |
| 4.1.2 网格收敛性分析计算结果对比 |
| 4.2 模拟工况 |
| 4.3 数值模拟设置 |
| 4.3.1 计算域及边界条件 |
| 4.3.2 数值模拟过程 |
| 4.3.3 计算域网格 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.4.1 点火前冷态流场结构 |
| 4.4.2 点火过程的火焰形态 |
| 4.4.3 积分放热率 |
| 4.4.4 火焰传播的不对称性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于LES的环形燃烧室模型点火过程数值研究 |
| 5.1 模拟工况 |
| 5.2 数值模拟设置 |
| 5.2.1 计算域、网格及边界条件 |
| 5.2.2 模拟过程 |
| 5.2.3 湍流模型 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 点火前冷态流场结构 |
| 5.3.2 点火过程的火焰形态及火焰位置 |
| 5.3.3 火焰传播的不对称性 |
| 5.3.4 火焰前锋形态演化特征 |
| 5.3.5 湍流火焰模式 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作与总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 未来研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 附录1 UCSD详细化学反应机理 |
| 1.1 参与反应的元素 |
| 1.2 参与反应的组分 |
| 1.3 化学反应 |
（8）微尺度平板式和圆柱形燃烧器的实验和数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 典型的微动力系统 |
| 1.3 微尺度燃烧的研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 微尺度燃烧器中预混燃烧的实验方法和理论基础 |
| 2.1 实验装置和方法 |
| 2.2 微尺度燃烧的理论基础 |
| 2.3 数值模型有效性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微尺度平板式燃烧器热特性的研究 |
| 3.1 自由通道和多孔介质微烧器的结果与分析 |
| 3.2 多孔介质和钝体相结合微燃烧器中甲烷预混燃烧研究 |
| 3.3 多孔介质和钝体相结合微燃烧器中氢气预混燃烧研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 微尺度圆柱形燃烧器火焰燃烧的研究 |
| 4.1 微尺度圆柱形燃烧器中火焰动态形貌的研究 |
| 4.2 圆柱形通道中壁面温度对火焰燃烧的影响 |
| 4.3 圆柱形套管燃烧器火焰燃烧的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 全文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间的科研成果 |
（9）近壁面油束撞壁的喷雾及燃烧的光学诊断研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 内燃机燃油撞壁现象产生的原因及影响 |
| 1.2.1 内燃机燃油撞壁现象产生的原因 |
| 1.2.2 内燃机燃油撞壁现象产生的影响 |
| 1.3 燃油喷雾撞壁研究现状 |
| 1.3.1 液滴撞壁实验研究 |
| 1.3.2 受限空间内燃油撞壁后混合过程、燃烧特征实验研究 |
| 1.3.3 燃油喷雾撞壁模型以及发展 |
| 1.4 光学诊断方法在内燃机中的运用及发展 |
| 1.4.1 光学诊断方法在燃油喷雾上的相关研究 |
| 1.4.2 光学诊断方法在燃烧的相关研究 |
| 1.5 本文主要研究工作及意义 |
| 第二章 实验装置及研究方法 |
| 2.1 实验装置简介 |
| 2.1.1 燃烧器 |
| 2.1.2 定容燃烧弹 |
| 2.1.3 光学诊断系统 |
| 2.1.4 图像采集系统 |
| 2.1.5 其他实验装置 |
| 2.2 实验研究方法 |
| 2.2.1 双色测温法 |
| 2.2.2 激光诱导荧光法 |
| 2.2.3 激光诱导炽光法 |
| 2.3 实验燃料的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 部分预混层流火焰撞壁研究 |
| 3.1 不同火焰温度对碳烟的生成氧化研究 |
| 3.1.1 掺混气体对火焰温度的影响 |
| 3.1.2 掺混气体对前驱物多环芳香烃(PAH)的影响 |
| 3.1.3 掺混气体对碳烟的生成及氧化的影响 |
| 3.2 壁面对火焰温度及碳烟的生成影响研究 |
| 3.2.1 壁面参数对于火焰温度的影响 |
| 3.2.2 壁面参数对于近壁面区域PAHs的影响 |
| 3.2.3 壁面参数对于碳烟生成的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 近壁面喷雾撞壁形态和油束发展特征研究 |
| 4.1 喷雾参数的定义 |
| 4.2 环境参数对燃油喷雾撞壁的影响 |
| 4.2.1 不同撞壁距离下喷射压力对喷雾特性的影响 |
| 4.2.2 不同撞壁距离下环境压力对喷雾特性的影响 |
| 4.2.3 不同撞壁距离下环境温度对喷雾特性的影响 |
| 4.3 不同撞壁条件下燃油喷雾撞壁的数值模拟 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于光学诊断下喷雾撞壁的浓度场分析 |
| 5.1 复合诱导荧光法的测量和标定 |
| 5.1.1 复合诱导荧光法的原理和运用 |
| 5.1.2 荧光剂的选择和光谱测量 |
| 5.1.3 K_V因子的确定 |
| 5.1.4 喷雾浓度场的标定 |
| 5.2 不同环境参数对于燃油撞壁的气相浓度的影响 |
| 5.3 不同壁面参数对于燃油撞壁的气相浓度的影响 |
| 5.4 不同条件下燃油撞壁的液相结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于光学诊断下不同壁面条件的燃油撞壁碳烟生成氧化历程分析 |
| 6.1 不同壁面对于燃油喷雾着火位置和滞燃期的影响 |
| 6.2 不同壁面对于燃油喷雾火焰结构的影响 |
| 6.3 不同壁面对于燃油喷雾碳烟生成的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结及工作展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）湍流辐射交互作用对碳黑预测影响的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 碳黑的研究现状与进展 |
| 1.2.1 碳黑的生成 |
| 1.2.2 碳黑模型 |
| 1.2.3 富氧燃烧中的碳黑生成 |
| 1.2.4 燃烧室中的碳黑生成 |
| 1.3 湍流辐射交互作用及辐射特性的研究现状与进展 |
| 1.3.1 辐射模型和辐射特性计算方法 |
| 1.3.2 湍流辐射交互作用 |
| 1.3.3 湍流辐射交互作用在碳黑火焰中的影响 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 第二章 数学模型与基本方程 |
| 2.1 湍流燃烧模型 |
| 2.1.1 控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 层流火焰面模型 |
| 2.2 碳黑模型 |
| 2.2.1 Moss-Brookes两方程模型 |
| 2.2.2 Moss-Brookes-Hall模型 |
| 2.2.3 OH计算模型 |
| 2.2.4 碳黑成核速率常数修正 |
| 2.3 湍流辐射交互作用(TRI)与非灰辐射传输方程 |
| 2.3.1 辐射传输方程 |
| 2.3.2 灰气体加权和(WSGG)非灰辐射模型 |
| 2.3.3 碳黑吸收系数 |
| 2.3.4 湍流辐射交互作用(TRI)脉动关联项的模拟 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 引入湍流辐射交互作用的高精度碳黑预测方法研究 |
| 3.1 研究对象物理模型 |
| 3.2 数值模拟方法 |
| 3.2.1 模型选择 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 数值方法 |
| 3.3 高精度碳黑预测方法的引入 |
| 3.3.1 WSGG模型定义吸收系数 |
| 3.3.2 湍流辐射交互作用UDF编写 |
| 3.3.3 碳黑成核速率常数修正 |
| 3.4 常规方法下的碳黑预测结果及修正 |
| 3.4.1 网格无关性验证 |
| 3.4.2 氧化模型的选择 |
| 3.4.3 碳黑成核速率常数修正 |
| 3.4.4 修正碳黑成核速率常数的验证 |
| 3.5 高精度碳黑预测方法的预测结果 |
| 3.5.1 辐射的影响 |
| 3.5.2 湍流辐射交互作用的影响 |
| 3.5.3 成核速率常数的修正 |
| 3.5.4 高精度碳黑预测方法与常规方法的结果对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 富氧燃烧中湍流辐射交互作用对碳黑生成的影响 |
| 4.1 燃料稀释下湍流辐射交互作用对碳黑生成的影响 |
| 4.1.1 概述和燃烧工况 |
| 4.1.2 结果分析与讨论 |
| 4.2 不同氧浓度下湍流辐射交互作用对碳黑生成的影响 |
| 4.2.1 概述和燃烧工况 |
| 4.2.2 结果分析与讨论 |
| 4.3 不同湍流强度下湍流辐射交互作用对碳黑生成的影响 |
| 4.3.1 概述和燃烧工况 |
| 4.3.2 结果分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 燃烧室中减少碳黑生成的研究 |
| 5.1 模型的选取与典型工况 |
| 5.1.1 模型介绍 |
| 5.1.2 计算工况 |
| 5.2 数值模拟方法 |
| 5.2.1 边界条件 |
| 5.2.2 网格划分 |
| 5.2.3 数值方法 |
| 5.3 网格无关性验证与模型选择 |
| 5.3.1 网格无关性验证 |
| 5.3.2 湍流模型选择 |
| 5.3.3 碳黑模型选择 |
| 5.4 基准算例结果分析与讨论 |
| 5.5 旋流燃烧室减少碳黑排放的研究 |
| 5.5.1 内外流占比对碳黑的影响 |
| 5.5.2 二次流对碳黑的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望及下一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的论文 |
四、湍流脉动对自由火焰温度场反演的影响（论文参考文献）
- [1]基于主被动层析的碳烟火焰三维温度及组分浓度重构研究[D]. 史景文. 哈尔滨工业大学, 2021
- [2]隧道多火源火灾特性及竖井自然排烟研究[D]. 何坤. 中国科学技术大学, 2021
- [3]船舶典型环境下火灾特征演化规律实验研究[D]. 陶阳. 中国地质大学, 2020
- [4]反扩散推举火焰稳定性及自由基辐射特性研究[D]. 周莹. 宁夏大学, 2020(03)
- [5]含碳黑分形聚集体的高温气—粒混合介质辐射传输研究[D]. 梁栋. 南京航空航天大学, 2020
- [6]弥散介质条件下对称与非对称火焰参数多波长重建的数值研究[D]. 李明杰. 武汉科技大学, 2019(08)
- [7]环形旋流燃烧室点火过程的数值研究[D]. 赵冬梅. 中国科学技术大学, 2019(02)
- [8]微尺度平板式和圆柱形燃烧器的实验和数值模拟研究[D]. 王小婷. 华中科技大学, 2019(01)
- [9]近壁面油束撞壁的喷雾及燃烧的光学诊断研究[D]. 陈贝凌. 天津大学, 2019(06)
- [10]湍流辐射交互作用对碳黑预测影响的数值研究[D]. 伍祥瑞. 南京航空航天大学, 2019(02)