特殊條件下燃燒過程的機(jī)理研究.pdf

1、重力水平的改變使擴(kuò)散火焰具有不同的特征，微重力和弱浮力等特殊環(huán)境下火焰?zhèn)鞑C(jī)理與正常重力條件下有著明顯的不一樣。研究這些特征機(jī)理對(duì)于認(rèn)識(shí)燃燒基本規(guī)律，發(fā)展燃燒學(xué)基本原理都具有重要的意義。本文以沿薄固體燃料表面?zhèn)鞑サ臄U(kuò)散火焰和蠟燭火焰為研究對(duì)象，對(duì)微重力環(huán)境中的擴(kuò)散火焰和蠟燭火焰特征進(jìn)行了數(shù)值模擬分析以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，得出了一些燃燒機(jī)理的結(jié)論。 論文的第一章對(duì)微重力科學(xué)以及微重力燃燒科學(xué)發(fā)展概況及其意義進(jìn)行了介紹。對(duì)微重力燃燒的三

2、個(gè)方向——液滴燃燒、火焰沿固體表面?zhèn)鞑ズ拖灎T燃燒進(jìn)行了介紹。最后提出了本論文的研究方向。 論文第二章介紹了進(jìn)行微重力燃燒數(shù)值計(jì)算的一些方法以及實(shí)驗(yàn)研究裝置。第一節(jié)從化學(xué)平衡方程、能量守恒方程和動(dòng)量守恒方程中提出了燃燒過程的通用方程；第二節(jié)介紹了用離散化的方法來求解微分方程的方法；第三節(jié)介紹了目前進(jìn)行微重力燃燒實(shí)驗(yàn)的四大類裝置。 論文第三章對(duì)在微重力環(huán)境下火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行了數(shù)值研究，建立了固體纖維素燃料熱降解理論模型和火焰沿薄

3、的纖維素固體表面?zhèn)鞑ダ碚撃Ｐ汀５诙?jié)中建立了纖維素的三個(gè)熱降解模型——纖維素吸熱分解；纖維素放熱分解以及焦碳放熱分解。并用阿累尼烏斯(Arrhenius)公式近似地表示了三個(gè)熱降解的反應(yīng)速率。第三節(jié)采用數(shù)值模擬的方法研究了靜止微重力環(huán)境下熱薄固體燃料表面火焰?zhèn)鞑C(jī)理。著重研究了表面輻射熱損失、環(huán)境壓力對(duì)火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘挠绊?。結(jié)果表明，在靜止微重力環(huán)境中，表面輻射熱損失對(duì)燃料表面火焰?zhèn)鞑ヌ匦杂忻黠@的影響。隨著表面輻射增大，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小。

4、在考慮表面輻射后，隨著壓力的增大，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍龃?，這與微重力環(huán)境下火焰?zhèn)鞑サ膶?shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。火焰峰值溫度隨著表面輻射增大而下降，火焰結(jié)構(gòu)明顯受表面輻射的影響。這些數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步闡明了微重力環(huán)境下的火焰?zhèn)鞑C(jī)理。 本文第四章針對(duì)微重力蠟燭火焰的形狀特征和溫度特征開展了研究工作。用Simple算法對(duì)微重力蠟燭火焰進(jìn)行了數(shù)值模擬，建立了數(shù)學(xué)模型。第四節(jié)討論了蠟燭火焰的結(jié)構(gòu)以及蠟燭火焰的溫度。自然對(duì)流的消失是微重力蠟燭火焰成半球