一、氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性（论文文献综述）
R、R、约翰逊[1]（1973）在《氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性》文中提出加氢过程的新发展,特别是加氢裂化的采用,要求一些炼油厂建立制氢装置,以补充为了改善辛烷值的粗汽油催化重整装置副产氢气的不足。1970年,在全世界炼油厂氢气总产量50亿标呎3/日（1.43亿标米3/日）中,约有10亿标呎3/日（0.28亿标米3/日）是由制氢装置生产的。一座加工深度较深的加氢裂化型炼油厂的氢耗量可达到1100标尺3/桶原油（196标米3/米3原油）。虽然最大限度地利用了可用的副产氢气,但仍然需要由制氢装置供给约600标呎3/桶（107标米3/米3）的氢气。石油炼制提高轻油收率的趋向,以及对脱硫燃料的需要,将促使加氢裂化和其他加氢过程的继续迅速发展。根据这些趋向估计,1980年全世界炼油厂的氢耗量将增加到130亿标呎3/日（3.68亿标米3/日）。虽然最大限度地回收副产氢气,仍然约有50亿标尺3/日（1.42亿标米3/日）的氢气需要由制氢装置来补充。在没有天然气可利用的地区,可以由炼油厂的产品提供制氢装置所需原料和燃料。选择轻质原料水蒸汽转化还是重质原料部分氧化,则是一个经济问题。
肖华华[2]（2013）在《管道中氢—空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究》文中研究指明可燃气预混燃烧是燃烧实际应用中最基础、最重要的研究课题,也是其火灾、爆炸事故防治的基本研究对象。由于受限空间中的预混火焰动力学是内燃机燃烧的典型过程,同时也代表爆轰波发展中的火焰加速、爆燃向爆轰转变等过程,因此在工程燃烧和爆炸安全等方面均有重要应用。另外,氢气作为一种未来具有广阔前景的新能源,开展氢-空气可燃混合气体燃烧特性和行为的研究势在必行。同时,开发和验证与之相应的、能够广泛应用的燃烧模型和方法对于氢气燃烧应用和爆炸安全具有举足轻重的作用。本研究的主要目的是为预混燃烧动力学及其机理提供深入的基础性研究,并为预混燃烧和爆炸安全科学研究和工程应用提供坚实的理论基础和可靠的燃烧模型与方法。本论文主要完成两个研究目标。第一个目标是系统地研究管道中预混燃烧动力学特性,包括火焰动力学及其与压力波的相互作用、动态升压特性以及火焰传播的内在动力学机理。本文的另一个重要的目标是研究管道中气体爆炸动力学特性,在此基础上发展和验证能够合理预测灾害性气体爆炸的理论模型和数值方法。本论文的研究基于管道中预混氢-空气预混火焰传播的实验测量和计算流体动力学（CFD）数值模拟。在实验中,运用高速纹影摄像方法和压力测试技术研究了水平放置的半开口管道和封闭管道中不同当量比的氢-空气火焰动力学和升压特性。高速摄像仪和纹影设备用来记录燃烧过程中火焰形状和位置随时间的变化规律。压力传感器用来测量这种非稳态燃烧过程中的瞬态压力随时间变化特性。另外,实验还研究重力、开口率和当量比对燃烧动力学的影响。在数值模拟中,预混火焰的传播过程分别模拟为二维和三维的化学反应性流动。在二维的数值模拟中预混燃烧采用动态增厚火焰模型（TF模型）进行模拟。氢气在空气中的化学反应采用19步详细化学反应机理进行求解。三维的数值模拟通过两种不同的数值方法开展。第一种方法基于与二维模拟一样的燃烧技术,即动态增厚火焰模型。但是在模拟中采用了动态的自适应性网格加密技术和火焰面追踪技术。而氢-空气化学反应采用7步简化反应机理进行解算。第二种方法为大涡模拟结合湍流燃烧速度模型的方法。采用基于大涡模拟预混燃烧模型的数值计算以实现对不同的火焰动力学现象及其内在机理的深入研究,并在此基础上揭示实验现象的本质规律与机理。该燃烧模型考虑了四种不同物理机理效应对预混火焰燃烧速度的影响,即流动湍流、火焰前锋诱导湍流、热-扩散不稳定性以及未燃气体瞬态温度与压力等物理因素对预混火焰燃烧速度的增强作用。实验研究结果表明相比于其他常用气体燃料,管道中氢-空气预混火焰经历了更多的复杂火焰动力学特性变化,包括火焰形状和其他动力学特征。其中一个重要的发现就是在封闭管道中当氢-空气预混气体当量比在0.84<Φ<4.22范围内时,经典Tulip火焰会产生显著的变形。实验表明变形Tulip火焰在火焰形成经典Tulip形状之后产生,并在初始Tulip火舌的引导前锋附近产生变形（凹陷）时引发。当次生Tulip尖端传播到初始Tulip火舌中部并与初始Tulip尖端大小形状相当时,变形Tulip火焰发展成为“三重”Tulip火焰。在第一个变形Tulip火焰消失之际,火焰前锋将产生第二次Tulip火焰变形,此时火焰前锋形成一连串的次生Tulip尖端。实验中对这种显著的Tulip火焰变形进行了细致的研究,并与经典Tulip火焰的瓦解和消失过程进行了区分。变形Tulip火焰的动力学特性与经典Tulip火焰动力学特性有显著的不同。前者经历了更多的火焰形状变化和更不稳定的燃烧动力学过程。经典Tulip火焰在第一次变形Tulip火焰消失时可重新出现。实验高速纹影图像和压力测试记录结果表明变形Tulip火焰传播可分为五个动力学阶段,即球形火焰、指尖形火焰、接触壁面火焰、Tulip火焰和变形Tulip火焰。实验中火焰形状变化（包括Tulip和变形Tulip形状的产生）的引发与火焰前锋突然减速和压力上升的骤然下降同步发生。Tulip和变形Tulip火焰的形成及其动力学特性对混合气体的组成具有较强的依赖性。重力对Tulip火焰具有显著的影响,能使Tulip火焰在低当量比和高当量比时以不同的方式消失,但是在本文实验中重力并不能导致实质性的火焰动力学变化。开口率对火焰传播动力学有重要影响。当开口率小于等于0.4时能形成显著的变形Tulip火焰。火焰传播的特征时间和对应的引导前锋特征位置均随开口率的增大而增大。基于动态增厚火焰模型的二维数值模拟合理地再现了实验中观察到的火焰五个特征阶段的动力学现象。实验和数值模拟中均观察到了火焰诱导逆向流动和涡旋运动。火焰前锋、逆向流动与已燃区涡旋运动之间的相互作用将改变火焰形状并使火焰前锋发展成为Tulip形状。火焰第一次接触管道侧壁面时所触发的压力波是变形Tulip火焰传播过程中火焰前锋急剧减速和周期性振荡现象的直接原因,并对变形Tulip火焰的形成具有重要作用。采用动态增厚火焰的三维数值模拟能够较好地重复实验中的火焰特性。并且三维模拟的压力上升过程与实验结果符合较好。数值模拟结果与实验结果之间较好的吻合性表明增厚火焰模型对于管道中氢-空气预混火焰传播的模拟具有较高的适用性。通过数值模拟发现Tulip（?）]变形Tulip火焰均可以在没有壁面摩擦的情况下形成,这说明壁面摩擦对Tulip（?）]变形Tulip火焰的形成并不重要。通过大涡模拟方法进一步深入研究了火焰前锋、压力波与燃烧诱导流动之间的相互作用,特别是当火焰前锋形成变形Tulip形状时。同时完善并通过实验验证了LES燃烧模型。LES模拟很好地再现了实验观察到的变形Tulip动力学特性。数值计算结果表明经典Tulip火焰形成之后在火焰前锋附近已燃区形成大尺度的涡旋运动。这些涡旋在火焰附近持续运动从而改变火焰前锋附近流场,直接导致初始Tulip尖端和靠近管道侧壁面的火焰前锋传播速度大于初始Tulip火舌中部火焰速度。这种火焰前锋传播速率之间的差异最后可导致变形Tulip火焰形成。LES燃烧模型很好地再现了管道中氢-空气预混火焰传播动力学和压力上升特性。数值模拟也表明网格分辨率在火焰前锋发生反转之后对燃烧动力学的模拟结果有一定程度的影响。在实验与CFD数值模拟基础上,基于压力波与火焰的相互作用关系,对封闭管道中氢-空气预混火焰传播动力学进行了理论分析,建立了变形Tulip火焰传播的理论模型。理论分析结果与实验及大涡模拟结果吻合较好,同时理论分析证明了变形Tulip火焰形成本质原因是Taylor不稳定性。
二、氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性（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、氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性（论文提纲范文）
（2）管道中氢—空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 目录 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 预混火焰 |
| 1.2.2 管道中预混火焰动力学研究及火焰传播机制 |
| 1.2.3 氢能源利用中的燃烧与爆炸安全研究 |
| 1.3 前人研究不足与本论文研究目的 |
| 1.4 本论文主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 管道中氢-空气预混火焰传播动力学实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验系统与方法 |
| 2.2.1 燃烧管道 |
| 2.2.2 自动配气系统 |
| 2.2.3 高压点火系统 |
| 2.2.4 高速摄像系统 |
| 2.2.5 纹影光学系统 |
| 2.2.6 压力测试系统 |
| 2.2.7 数据采集仪 |
| 2.2.8 同步控制系统 |
| 2.3 实验程序及初始条件 |
| 2.3.1 实验方法 |
| 2.3.2 实验程序 |
| 2.3.3 实验初始条件 |
| 2.4 实验结果与讨论 |
| 2.4.1 半开口管道中氢-空气预混火焰传播特性研究 |
| 2.4.2 封闭管道中氢-空气预混火焰传播特性研究 |
| 2.4.3 变形Tulip火焰的动力学特性 |
| 2.4.4 变形Tulip火焰与经典Tulip火焰的对比 |
| 2.4.5 重力对火焰传播动力学的影响 |
| 2.4.6 当量比对火焰传播动力学的影响 |
| 2.4.7 开口面积(开口率)对火焰传播动力学的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 管道中氢-空气预混火焰传播动力学CFD数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理、数学模型与数值方法 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型与控制方程 |
| 3.2.3 预混火焰燃烧模型 |
| 3.3 数值计算结果分析与讨论 |
| 3.3.1 基于增厚火焰燃烧模型的计算结果分析及与实验对比 |
| 3.3.2 基于燃烧速度模型的大涡模拟计算结果分析及与实验对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于实验和数值模拟的氢-空气预混火焰传播动力学理论分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 管道中氢-空气预混火焰传播动力学发展过程 |
| 4.3 管道中预混火焰传播的影响因素 |
| 4.3.1 燃料性质的影响 |
| 4.3.2 可燃混合气体组成的影响 |
| 4.3.3 可燃混合气体压力和温度的影响 |
| 4.3.4 可燃混合气中掺杂物的影响 |
| 4.3.5 点火能的影响 |
| 4.4 管道中氢-空气预混火焰传播理论分析与模型 |
| 4.4.1 管道中预混火焰传播动力学过程经验模型 |
| 4.4.2 管道中预混火焰传播动力学过程理论模型 |
| 4.5 管道中氢-空气预混火焰传播数值模拟、理论分析与实验对比及燃烧机制判定 |
| 4.6 管道壁面摩擦对火焰传播动力学的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 封闭管道中氢-空气预混火焰传播特殊现象形成机理研究. |
| 5.1 引言 |
| 5.2 火焰与压力波之间的相互作用 |
| 5.3 火焰前锋与流动之间的相互作用及“Tulip”火焰形成机理 |
| 5.4 火焰前锋、压力波及流动之间相互作用及“变形Tulip”火焰形成机理 |
| 5.4.1 火焰与已燃区涡旋运动之间的相互作用机理 |
| 5.4.2 Taylor不稳定性机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文主要研究结论 |
| 6.2 本论文主要创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 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 |
四、氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性（论文参考文献）
- [1]氢气在目前和未来炼厂生产中的重要性[J]. R、R、约翰逊. 炼油设计, 1973(02)
- [2]管道中氢—空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究[D]. 肖华华. 中国科学技术大学, 2013(09)