预混燃烧气体层流燃烧速度和马克斯坦长度的测定方法

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第 34 卷  第 3期2010 年 6 月武汉理工大学学报( 交通科学与工程版)Journal of Wuhan University of T echnology(Transportation Science & Engineering)Vol。预混 34 No。燃烧燃烧 3June 2010预混燃烧气体层流燃烧速度和马克斯坦长度的气体测定方法*    收稿日期: 2010 01 26    孙 俊( 1968  ) : 男, 博士, 副教授, 主要研究领域为内燃机燃烧模拟及排放控制 *武汉市科技攻关项目( 批准号: 200810321161) 、 湖北省自然科学基金重点项目( 批准号: 2009CDA029) 资助孙  俊  李格升(武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063)摘要: 介绍了利用纹影高速摄影技术,层流测定 在定容燃烧弹内获得氢气和空气层流火焰无拉伸层流燃烧速度和马克斯坦长度( Markstein)的测量方法和关键技术, 说明建立的定容燃烧弹实验系统和采用的测量方法是有效的。关键词: 预混燃烧气体; 层流燃烧速度; 马克斯坦长度; 测量方法中图法分类号: TK401DOI:10。速度

3963/j。和马 issn。坦长 10062823。预混 2010。燃烧燃烧 03。气体 034  层流燃烧是层流测定研究燃烧机理的重要内容, 是发展与验证燃料燃烧化学反应动力学机理的重要手段。 预混燃烧气体的速度层流燃烧速度和马克斯坦长度( Markstein) 是层流燃烧研究中最重要的待测参数, 是理论预测燃烧过程和研究排放物生成机理的基础。 目前,和马 通过建立基于化学反应动力学机理的理论模型来模拟计算层流火焰特性, 还仅限于部分气体( 如氢气、 甲烷等) ,坦长 实验仍是研究层流火焰特性的有效方法。测量预混燃烧气体层流燃烧速度的预混实验方法[ 1]: 一类称为静态火焰法, 实验中火焰面是驻定的, 主要有: 锥形火焰测速法( 本生灯法) 、 平面火焰测速法、 球形火焰测速法、倒置火焰测速法等; 另一类称为动态火焰法, 实验时火焰面是动态的, 属于这类方法主要有: 圆筒法、 肥皂泡法、 定容燃烧弹法以及平坦火焰法等,这几种方法各有其优缺点, 考虑到比较接近发动机本身的工作条件( 如温度、 压力) 等要求, 在进行发动机燃烧的相关研究时, 定容燃烧弹法是获取预混层流燃烧速度最常用的方法。 它是利用高速纹影摄影装置和定容燃烧弹, 通过记录定容燃烧弹内球形膨胀火焰的生长历程, 提取火焰的传播速度, 然后通过建立火焰拉伸与火焰传播速度之间的关系, 进而推导获得无拉伸层流火焰传播速基本可以分为两大类度、 无拉伸层流火焰燃烧速度和燃烧混合气质量燃烧流量等, 其最主要的优点在于可以方便地确定火焰拉伸与层流火焰特性之间的关系, 能更精确测量火焰的层流燃烧速度, 并能同时推导出层流火焰特性的另一特征参数马克斯坦长度。

1  定容燃烧弹实验系统定容燃烧弹系统主要由定容燃烧弹、 温控系统、 混合气配制及供给系统、 点火系统、 数据测试采集系统( 包括高速数据采集器和高速摄影仪) 等系统组成, 如图 1~ 2所示。 在测试液体燃料时, 燃烧弹本体用加热带加热。 试验中利用分压定律按所需的燃空当量比在容弹中配制均匀混合气, 待混合气静止后利用点火电极点燃混合气, 同时采图 1 容弹系统原理图

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