用于实证数值模拟的旋流燃烧与流动参数的测量研究

旋流燃烧广泛应用于能源动力、航空航天、化工冶金等关键工程领域。它是受湍流流动、传热传质和化学反应控制的极其复杂的物理化学过程，存在着相内和相间的质量、动量和能量传递。目前国内外的旋流燃烧研究主要集中在数值模拟方面，如大涡模拟、小涡模拟和甚至直接数值模拟，大量详细的不同尺度湍流结构和相互作用现象得以发现，但能够直接用于实证这些细微结构的数据十分有限，相当一部分的经典数据已经是几十年前测量的数据。随着计算机技术和激光光谱等先进计算和测量工具的快速发展，使得很多流动参数的测量成为可能，精度也大大提高，本项目拟采用最新发展的全息粒子图像测量仪（HPIV）、高速摄影仪、三维激光多普勒测量仪（3D-PDA）和平面激光诱导荧光分析仪（PLIF）对旋流燃烧过程的燃烧和流动详细参数进行较为全面的实验测试研究，结合数值模拟，为进一步实证数值模拟的结果打下基础。

旋流燃烧广泛应用于能源动力、航空航天、化工冶金等关键工程领域。但目前针对旋流燃烧经典数据多是几十年前测量的，尤其是关于三维测量的数据相对缺乏。本项目采用最新发展的数字全息技术、三维激光多普勒测量仪（3D-PDA）对旋流燃烧过程的燃烧和流动详细参数进行较为全面的实验测试研究，并结合数值模拟进行了对比。应用三维PDA测量冷态旋流燃烧器的三维流场特性。应用脉冲激光数字全息测量实验室尺度煤粉燃烧颗粒，获得了热态下煤粉颗粒的三维位置、粒径。采用直接数值模拟，对H2/air 旋流预混火焰进行了研究，并对冷、热态下旋流煤粉燃烧器的进行了模拟研究，获得了燃烧器的流场以及燃烧组分、温度分布。完成了项目所计划的所有研究内容，获得了一批较好的研究成果，为进一步深入研究旋流燃烧奠定了良好的基础。