火焰传播

摘要： 为了探究典型盐粉及盐溶液对瓦斯爆炸的抑制规律,在自行搭建的不锈钢火焰加速管道内开展了NaCl、KCl粉末及NaCl溶液抑制甲烷/空气预混气体爆炸试验,研究了不同粉末铺设面密度、铺设长度、铺液浓度、铺液长度对甲烷爆燃火焰传播的抑制效果及其抑爆机理。结果表明,铺设NaCl、KCl盐粉对甲烷爆燃火焰传播具有抑制作用,爆燃压力及火焰平均传播速度均低于空白对照组;当NaCl、KCl盐粉的铺设面密度为150mg/cm^(2)时,两种盐粉的火焰平均传播速度均衰减最大;随着粉末铺设长度的增加,对火焰传播抑制和促进作用均增强,KCl粉末的抑制作用相对于NaCl粉末更明显。布设NaCl溶液,爆燃火焰压力低于空白组。随着NaCl浓度的增加,爆燃压力的变化不明显,火焰平均传播速度呈降低趋势。溶液铺设长度增加,火焰平均传播速度、爆燃峰值压力逐渐降低。

摘要： 为探究粒径对中密度纤维板粉尘爆炸及相关特性的影响,采用20 L爆炸球、粉尘云最低着火温度装置、锥形量热仪和哈特曼管装置,对不同粒径粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、最低着火温度、热释放速率和火焰传播规律进行研究。结果表明,随着粉尘粒径减小,爆炸下限和粉尘云最低着火温度降低,最大爆炸压力逐渐增大;粉尘燃烧过程分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段,并出现2个峰值,热释放速率变化时间和吸热时间随着粒径减小而增加,热释放速率峰值增大;火焰在管道内的传播随着粒径减小先增强后减弱,管道外“火球”形状更大,火焰消散后火星数量变少,火焰尾端更加细长。

摘要： 为了探明点火能量大小对煤尘爆炸火焰传播规律的影响,以褐煤粉为研究对象,采用哈特曼管在不同点火能量大小下对质量浓度为500 g/m^(3)的煤尘爆炸的火焰传播行为进行了实验研究.以高速摄影记录火焰传播过程,并通过数形结合的方法处理得到火焰前锋阵面传播距离和传播速度,以此来评估点火能量对火焰传播的影响.实验中煤尘爆炸火焰向管口和管底两个方向传播,管口方向火焰喷出管后在管口上端形成蘑菇云状火焰,管底方向火焰相较于管口方向传播速度较慢;3 J,5 J,8 J点火能量下,管口方向火焰前锋阵面最大传播距离分别为0.341 m,0.48 m,0.525 m,火焰传播速度分别在78.7 ms,62.3 ms,52.1 ms达到速度最大值4.72 m/s,5.91 m/s,5.48 m/s;管底方向火焰相较于管口方向火焰出现时间滞后,3 J,5 J,8 J点火能量下分别在140 ms,20 ms,10 ms时出现火焰,火焰前锋阵面传播距离随能量增大而增加,速度最大值分别为-1.625 m/s,-1.725 m/s和-1.75 m/s,均小于管口方向.实验结果表明,点火能大小对煤尘爆炸的火焰传播行为影响显著,同等条件下点火量能越大,火焰传播距离越远,传播速度越快,所造成的危害也越大.

摘要： 为了获取不同当量比乙炔/空气的爆炸特性和火焰速度,采用20 L球形爆炸装置与高速相机,在常温常压下对当量比为0.60~4.20的乙炔/空气进行爆炸实验,并结合Chemkin对爆炸过程进行计算,将实验结果与Chemkin模拟结果进行对比。根据火焰图像,计算光滑火焰阶段不同当量比下乙炔/空气火焰传播速度和层流燃烧速度。研究结果表明:随着乙炔/空气当量比增大,峰值爆炸压力和爆燃温度呈现先增大后减小的趋势,当乙炔/空气当量比为1.32时,达到最大爆炸压力为0.84 MPa;模拟得到的最大爆燃温度为2 685.48 K;随着乙炔/空气当量比增加,火焰传播速度先增大后减小,最大传播速度和层流燃烧速度分别为1 011.16 cm/s和135.40 cm/s。实验结果与Chemkin模拟结果吻合度较高。

摘要： 采用直接数值模拟(DNS)方法,研究了低速机缸内热力学状态下甲烷/正庚烷混合物的着火及燃烧过程,分析了湍流状态下双燃料混合层中的着火特性及火焰发展过程.结果表明:第一阶段着火后,湍流作用下混合气偏浓区域生成冷焰;第二阶段着火后,甲烷/空气预混气侧生成多个高温膨胀核心.混合分数梯度平缓区域更易生成高温核心,而混合分数梯度较大时会增大标量耗散率、加强热量和活性基团的耗散,不利于燃烧反应的稳定发展.湍流作用下火焰前沿形成褶皱向两侧传播,热膨胀核心位置的火焰前沿传播较快.甲烷/空气预混气侧含氧量增加导致火焰前沿传播加快,前沿褶皱程度逐渐降低;正庚烷侧火焰前沿在传播下游存在冷焰反应区域,形成“双火焰”结构,随着反应进行,火焰前沿传播进入更浓的混合物中,双火焰面之间的距离逐渐缩短.

摘要： 提高CNG-DI发动机的指示热效率是适应低碳化要求的重要途径。采用CFD软件AVL FIRE,对2.0 L柴油机改装的CNG-DI发动机燃烧过程和缸内流场特性进行了仿真分析。首先用CNG-DI光学发动机实验结果验证了计算模型的正确性。基于仿真模型分析了CNG燃料缸内直喷时不同燃烧室结构的湍流强度对火焰传播过程的影响,以及双点点火模式对平顶燃烧室火焰传播速度的影响。结果表明,燃烧室形状对湍流特性和浓度场分布特性有较大影响。湍流强度的增加加速了火焰的传播过程,但湍流强度过大会导致火焰表面断裂,局部燃烧不充分,使得燃烧效率下降,从而导致指示热效率下降。双点点火不仅能增大火焰前锋面积,而且能在两火焰团之间形成相互驱动效应,燃烧更加充分,从而提高指示热效率。

摘要： 本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程.选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量.研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素.氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势.

摘要： 储氢长管拖车在城市公路隧道运输时突发异常状况将导致氢气泄漏和燃爆事故,本文通过构建储氢长管拖车隧道事故模型,基于隧道内氢气泄漏浓度、冲击波和温度场等特性参数分析,阐明燃爆事故演化规律和毁伤机理。研究表明,泄漏氢气在隧道口呈竖向羽流扩散,而隧道内扩散时会在一定区域积聚。氢气燃爆处驻留车辆和设备构成边界约束条件,将增强爆炸冲击波的传播速度和峰值超压。此外,冲击波与火焰形成耦合效应,进而增强了破坏后果。

摘要： 为研究不同泄爆条件下管道中火焰传播规律,本文运用聚乙烯薄膜材料密封2000mm长圆型有机玻璃管的一个端口开展泄爆实验,结果表明:在弱封闭端的条件下泄爆压力波形无法形成二次振荡,随着气体浓度的增加,泄爆负压振荡的时间相对浓度梯度存在延迟,当气体浓度为9.5%时,爆炸负压曲线出现最大值,当气体浓度为8%时,爆炸负压曲线出现最小值;在负压振荡时间段内,9.5%气体浓度的火焰传播速度变化最明显。

摘要： 综合应用同步热分析仪、改进的哈特曼爆炸测试装置及高速摄影系统,对月桂酸与硬脂酸粉尘的热解氧化特性及其在半封闭竖直管道内的火焰传播特性开展了实验研究,并分析讨论了月桂酸与硬脂酸粉尘爆炸燃烧过程中热解动力学与火焰传播特性的关系。结果表明,当粉尘云质量浓度为125 g/m^(3)时,月桂酸粉尘云的火焰锋面结构比硬脂酸平滑,但硬脂酸粉尘的火焰传播速度明显大于月桂酸;随着质量浓度的增加,月桂酸和硬脂酸粉尘的火焰前锋逐渐变得离散,火焰传播速度逐渐增加,但速度差值逐渐减小;月桂酸粉尘的平均火焰传播速度在750 g/m^(3)的粉尘云质量浓度下高于硬脂酸,火焰结构连续性显着降低。低质量浓度条件下月桂酸与硬脂酸粉尘云火焰传播特性差异主要由快速热解阶段的氧化放热特性决定,指前因子越大,参与热解和氧化反应的活性中心越多,氧化放热量越大,放热速率越快,火焰传播速度越快,火焰锋面结构由光滑连续向不规则离散的转变越快。随着粉尘云质量浓度的增加,火焰传播特性差异逐渐由活化能及火焰前锋预热区内氧气的质量输运过程控制,活化能越大,耗氧量越大,耗氧速率越快,越易导致火焰传播速度下降,火焰锋面趋于复杂,火焰结构连续性降低。

摘要： 本文通过高精度计算研究微通道壁面热损失效应对火焰传播和爆燃转爆轰的影响.结果发现壁面热损失会到导致波动火焰出现,而且粘性效应与热损失对火焰传播作用的主导地位非单调地依赖于管道宽度.考察了管道末端封闭和开口下热损失对火焰传播的影响,发现末端边界条件主要影响波动火焰传播和爆燃到爆轰的转变快慢,而并不影响微尺度热损失与粘性对火焰传播作用的尺度效应.

摘要： 为提高气体机稀薄燃烧时的燃烧性能,解决天然气发动机在稀薄燃烧情况下点火能量高以及火焰传播速度慢的问题,本次研究提出利用强氧化性的臭氧对燃料进行改质,进而提高天然气燃烧性能的思路.通过Chemkin软件研究臭氧添加对甲烷滞燃期的影响,并对改善燃烧的化学机理进行了初步探索.试验结果表明添加臭氧后,某些重要基元反应的温度敏感性、自由基和中间物质的浓度和出现时间发生较大变化,进而改善了甲烷的点火特性.

摘要： 针对马赫数2.92总压2.6MPa总温1539K的超声速来流条件,本文基于主动喷注乙烯的燃料喷注方案,在后缘突扩凹腔燃烧室中开展了激光等离子体点火实验研究.通过采集50kHz的CH*基自发辐射图像来观察点火和火焰传播过程.经研究表明,采用凹腔主动式燃料喷注方案,都会经历一个初始火核形成、减弱、消失、再现和迅速发展成全局火焰的过程.相比于凹腔前壁面喷注在相同当量比条件下,采用凹腔后壁面喷注方案初始火核消失后的沉寂时间要更长,但初始火核再现以后的增长发展所需时间要更短.在合适的当量比条件下,凹腔前壁面燃料喷注方案要比凹腔后壁面燃料喷注方案更加利于初始火核的发展,但在形成全局火焰以后会引起较大的波动不利于火焰稳定.

摘要： 在一带稳定器方形直管试验段上,利用电火花调能调频点火器和激光器分别进行点火试验,比较相同来流条件下的初始火核发展、点火极限和火焰传播.结果表明:两者的初始火核形状不同,电火花点火的初始火核呈圆弧形,而激光点火下呈瓣型.相同点火能量下,激光点火比电火花点火的贫油点火极限更宽;相同来流条件下,点火位置下游激光点火的火焰传播速度更快,并且在化学恰当比附近和低速情况下,两种点火模式的火焰传播速度相差更大.

摘要： 本文发展了一种通过旋流喷嘴斜切喷入可燃气体,在燃烧室内形成周向环流以增强掺混的环形燃烧室模型,并开展点火实验研究.使用高速相机记录点火过程中的周向联焰,在不同点火模式下,与传统直喷型环形燃烧室的火焰传播特征进行对比,分析了当量比、空气流量和热功率对周向点火时间的影响.实验发现,斜喷环流的周向速度分量对周向火焰传播过程有重要影响;当空气流量达到一定程度时,影响周向点火时间的流动加速系数主要由空气流量决定.

摘要： 高空低温、低压的极端条件导致航空发动机二次启动困难,纳秒脉冲放电过程中产生化学效应、热力学效应和气体动力学效应,逐步应用于点火技术.本文针对低压环境,研究了纳秒脉冲放电特性以及放电对火核发展的影响.在不同当量比(Ф=0.8～1.6)、不同初始压力(P=0.3～1.0)条件下,开发了新型多通道纳秒脉冲放电点火实验.对比分析了三种放电方式在常压、低压环境的点火概率、火核发展以及压力延迟、上升时间.结果表明:高频纳秒脉冲放电上升沿陡、脉宽窄,能够提高放电效率,在静止燃气中引起湍流现象,使火核具有类细胞结构层,加速扩展.在低压、贫油条件下,纳秒脉冲式放电点火效率更高,新型点火激励器增大初始火核,大幅提高点火效率.纳秒脉冲放电能够减少压力延迟时间,新型点火激励器能将压力延迟时间缩短24％(初始压力1.0bar,当量比1.0).不同的放电方式,主要对于点火的初期造成影响,改变压力延迟时间,对持续阶段的火焰传播几乎没有影响.

摘要： 为了研究阻火器阻火性能的影响因素,搭建了阻火器阻火性能测试平台,对阻火器阻火性能进行试验研究.试验以一台DN100阻爆燃型阻火器为样机,在相同规格试验管路、相同点火距离,不同管路长度的情况下进行试验,得到阻火器阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值,研究发现爆炸压力和火焰速度都是阻火器阻火性能的重要参数.

摘要： 为了研究阻火器阻火性能的影响因素,搭建了阻火器阻火性能测试平台,对阻火器阻火性能进行试验研究.试验以一台DN100阻爆燃型阻火器为样机,在相同规格试验管路、相同点火距离,不同管路长度的情况下进行试验,得到阻火器阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值,研究发现爆炸压力和火焰速度都是阻火器阻火性能的重要参数.

摘要： 为了研究阻火器阻火性能的影响因素,搭建了阻火器阻火性能测试平台,对阻火器阻火性能进行试验研究.试验以一台DN100阻爆燃型阻火器为样机,在相同规格试验管路、相同点火距离,不同管路长度的情况下进行试验,得到阻火器阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值,研究发现爆炸压力和火焰速度都是阻火器阻火性能的重要参数.

摘要： 为了研究阻火器阻火性能的影响因素,搭建了阻火器阻火性能测试平台,对阻火器阻火性能进行试验研究.试验以一台DN100阻爆燃型阻火器为样机,在相同规格试验管路、相同点火距离,不同管路长度的情况下进行试验,得到阻火器阻火成功与失败时测试点处的火焰速度和爆炸压力值,研究发现爆炸压力和火焰速度都是阻火器阻火性能的重要参数.

摘要： 本发明公开了一种基于机器视觉的单体燃烧试验火焰横向传播检测方法及系统，检测系统包括图像采集装置、计算装置、数据存储模块、显示装置和报告生成模块；图像采集装置通过网络将采集到的燃烧状态图像和视频发送到显示装置，图像采集装置将采集的图像发送给计算装置；显示装置中的展示模块用于显示由图像采集装置发送过来的燃烧状态图像和视频；计算装置中内嵌有处理算法，用于计算由图像采集装置发送过来的燃烧状态图像，计算装置通过计算获得燃烧过程中火焰在长翼上预设位置的横向传播火焰边缘位置；数据存储模块用于将计算装置计算的数据和过程图像进行存储。该检测方法及系统，提高自动化程度和工作效率，提高试验准确性和溯源性。

摘要： 本发明涉及一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，应用在涡轮喷气发动机涡轮级间燃烧室及组合发动机加力燃烧室中，用以增强高速条件下的火焰稳定性，降低流动损失，提高燃料和氧化剂掺混均匀性并提高燃烧效率。本发明中，环形凹腔的前端壁面上设置非联通的扇形喷气孔，V型径向火焰稳定器的后端沿径向设置矩形喷气孔；凹腔的前端壁与V型径向稳定器的后端壁平齐；凹腔前端的燃料与扇形喷气孔后的空气掺混过程中被点燃，高温燃气回流进入凹腔。凹腔内的高温燃气径向上引燃V型径向稳定器回流区内可燃混合物，V型径向稳定器的高温燃气引燃稳定器之间的可燃混合物。在级间燃烧室中高温燃气与V型径向稳定器之间的低温燃料掺混，燃气温度逐渐降低。

摘要： 本发明公开了一种层流火焰圆心与火焰传播半径的计算方法，在初始实验条件下拍摄一张火焰纹影图片，将其与相同初始实验条件下将点火电极旋转90°夹角后，拍摄到的一组火焰纹影图片，两两叠加，确定最理想的火焰叠加图片，计算出叠加的两张火焰轮廓图片中火焰边缘轮廓的初始圆心，并确定火焰边缘轮廓受点火电极影响的范围，用无点火电极影响的边缘轮廓替换另一张火焰轮廓图片受点火电极影响的火焰轮廓，计算出两张去除点火电极影响后火焰的火焰纹影图片中火焰的圆心坐标和各角度下的火焰半径。本发明针对点火电极对火焰边缘轮廓影响，使用高相关性的边缘轮廓替换对受点火电极影响的区域，获得更优的火焰边缘轮廓，合理的计算出火焰圆心与火焰传播半径。

摘要： 本发明涉及一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，应用在涡轮喷气发动机涡轮级间燃烧室及组合发动机加力燃烧室中，用以增强高速条件下的火焰稳定性，降低流动损失，提高燃料和氧化剂掺混均匀性并提高燃烧效率。本发明中，环形凹腔的前端壁面上设置非联通的扇形喷气孔，V型径向火焰稳定器的后端沿径向设置矩形喷气孔；凹腔的前端壁与V型径向稳定器的后端壁平齐；凹腔前端的燃料与扇形喷气孔后的空气掺混过程中被点燃，高温燃气回流进入凹腔。凹腔内的高温燃气径向上引燃V型径向稳定器回流区内可燃混合物，V型径向稳定器的高温燃气引燃稳定器之间的可燃混合物。在级间燃烧室中高温燃气与V型径向稳定器之间的低温燃料掺混，燃气温度逐渐降低。

摘要： 基于火焰自发光特性的火焰轴向传播速度测量方法，涉及一种爆震室内火焰从缓燃发展到爆震状态的传播速度测量方法。它解决了现有的以压力传感器或离子探针测量火焰传播速度的低时间分辨率，难以得出爆震波瞬时传播速度的问题。它的实现方法是：将在开有光学窗口的爆震室内填充预混可燃气体，点燃产生火焰并向爆震室下游传播；使用高速摄像机以200kHz以上的拍摄帧速对火焰进行成像；利用MATLAB软件对拍摄得到的每张图像进行裁剪、标定、二值化后确定爆震室轴向中心线处火焰锋面对应的实际轴向位置；根据每张图像的火焰锋面实际位置及拍摄时刻计算得到爆震波的传播速度。本发明适用于爆震室内火焰传播研究过程中的速度精细测量。

摘要： 本发明公开了一种燃烧锥形火焰本生灯及火焰传播速度测量方法，属于火焰检测领域。本发明的本生灯，包括本生灯体，所述本生灯体主要由灯体段和灯嘴相连组成，所述灯体段内腔由下至上设置有填料层、均流板和第一烧结网，所述填料层和均流板位于上侧的第二烧结网下侧的第三烧结网之间，所述第一烧结网间隔设置在第二烧结网上方。本发明通过对本生灯体的内腔以及灯嘴的改进，对流经的混合气体起到稳流作用，从灯嘴燃起的火焰接近为锥形，从而可提高火焰传播速度的检测精度。

摘要： 一种用于观测开敞空间浓度分层条件下可燃气体爆炸火焰传播行为的实验系统及实验方法，属于气体燃烧科学领域。这种用于观测开敞空间浓度分层条件下可燃气体爆炸火焰传播行为的实验系统包括时序控制器、预混气供给装置、点火装置和双层气泡吹制装置。该实验系统通过预混气供给装置于预混罐内配置不同浓度的可燃气体用以吹制内外层气泡，通过双层气泡吹制装置生成内外层不同尺度、不同气体浓度的气泡，通过不同尺寸的环形锯齿片改变内外层气泡尺度，从而实现观测开敞空间浓度分层条件下可燃气体爆炸火焰传播行为，可以用于研究不同种类可燃气体在多种浓度分层条件下的爆炸火焰传播行为。

摘要： 本发明涉及实验装置技术领域，公开了爆炸对冲火焰传播实验系统，包括：金属管道，管道的端口上设有可拆卸封闭挡板，所述管道由至少一个直管道或者至少一个弯管道或者至少一个直管道和至少一个弯管道组合而成，管道的侧壁上开设有多个泄爆口，泄爆口上设有不同类型泄爆接头，泄爆接头设有泄爆膜，可拆卸泄爆接头连接软管的一端，软管的另一端连接空气净化系统或尾气收集系统，空气净化系统和尾气收集系统分别连接控制系统，这种爆炸对冲火焰传播实验系统，能够实现爆炸实验的多种管道形状的需求，通过多个泄爆口能够对爆炸产物进行收集分析，避免对空气产生污染。

摘要： 本发明公开了一种自适应液体燃料高温层流火焰传播速度测量装置，涉及层流燃烧速度测量技术领域，其包括：空气源、液体燃料源、管道燃烧器和混合器，其中，空气源用于提供燃料燃烧所需要的空气；液体燃料源用于提供燃料燃烧所需要的液体燃料；管道燃烧器具有从燃料入口至燃料出口的横截面逐渐增大的阶梯形状的通道；以及，混合器用于将所述空气和所述液体燃料混合并送至所述管道燃烧器的燃料入口。

摘要： 本发明提供了一种流动液体表面火焰传播特性测量装置及测量方法，测量装置包括：液体流动系统，具有液体流动槽和液体控制模块，所述液体控制模块用于控制可绕液体在液体流动槽内的流速和液面高度；纹影观测系统，包括光源、第一凹面镜和第二凹面镜，所述第二凹面镜与第一凹面镜和光源分设于液体流动侧两侧并限定出Z字型光路；成像系统，包括所述红外热像仪用于获取流动液体在高度方向上的温度分布图像；所述摄像机用于拍摄第二凹面镜所折射的表征液相密度梯度的光线形成火焰纹理图像。通过以上三个系统的配合，来测量液体流动时火焰在液体表面的传播特性，为相关理论模拟和实际应用提供数据和参考，测量装置结构简单易操作，成本较低。