微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧机理与特性

基本信息
批准号:51276207
项目类别:面上项目
资助金额:73.00
负责人:冉景煜
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:蒲舸,杨仲卿,王蕊蕊,吴晟,涂维峰,李文琪,胡宁宁
关键词:
微通道燃烧特性滞止流甲烷/湿空气燃烧机理
结项摘要

How to keep stable combustion in the micro chamber and how to improve the combustion efficiency and so on, have become the critical problems and hot spot of research in micro-combustion field. Based on the already finished research of Project of National Natural Science Foundation, this project is to make further research about methane/moist-air stagnation flow combustion. This project is mainly aimed at the micro-chamber of the miniature power device (the volume is about 1-4 cm3), combining with the experiment, the theory and the numerical analysis methods to study the combustion mechanism and characteristics of the methane/moist-air stagnation flow in micro-channel. Mainly investigate and find out the formation mechanism of stagnation flow interface of methane/moist-air stagnation flow in micro-channel, the stagnant flow field characteristics, the thickness of stagnation flow and some influencing factors. To do research and to make out the influence of the air inlet flow, the flow resistance characteristics, the surface roughness, the surface tension, the viscidity and the shape of cross section of micro-channel on stagnation flow combustion in micro-channel are mainly tasks. At the same time, this project will also find out the combustion stability of methane/moist-air stagnation flow in micro-channel, the carbon deposit characteristics, the combustion products, the combustion efficiency and their influencing factors, etc., and will reveal the formation, movement characteristics and related factors of the flame of methane/moist-air stagnation flow combustion in micro-channel. In the end, the influence of moisture content on stagnation flow combustion in micro-channel will be gotten. The results will provide theoretical foundations for the combustion of hydrocarbon fuels about stagnation flow combustion in micro-channel.

在微细燃烧室内如何保持稳定燃烧,采用何种措施提高燃烧效率等,已成为微燃烧领域急需解决的关键问题和研究热点。本课题在已结题的国家自然科学基金项目的研究基础上,开展进一步研究。项目主要针对微型燃烧动力装置(体积约为1-4cm3)中微细燃烧室,结合实验、理论与数值分析的方法,研究微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧的机理及特性。重点研究并弄清微细通道内甲烷/湿空气滞止流界面形成机理、滞止流场特性、滞止流厚度及影响因素;研究并得到进气流量、流动阻力特性、表面粗糙度、表面张力、粘性、微通道截面形状等对微细通道内滞止流燃烧的影响;弄清微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧的稳定性、积碳特性、燃烧产物、燃烧效率及影响因素等;揭示微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧的火焰形成及移动特性以及相关影响因素;得到微细通道内含湿量对滞止流燃烧的影响。为微细通道内碳氢燃料滞止流燃烧的进一步研究奠定基础。

项目摘要

在微细燃烧室内如何保持稳定燃烧,采用何种措施提高燃烧效率等,已成为微燃烧领域急需解决的关键问题和研究热点。前期的研究发现微细通道存在滞止流,弄清微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧机理及特性对进一步研究微燃烧有重要作用。本项目主要针对微细通道内经约1~2mm的微细燃烧室,结合实验、理论与数值分析及量子化学计算方法,按照计划对微通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧机理与特性进行了研究。提出了微细通道内滞止流存在及滞止流厚度的定义方法,深入探讨了微细通道内甲烷/湿空气滞止流界面形成机理、滞止流场特性及影响因素;探索并获得了进气流量、流动阻力特性、表面粗糙度、表面张力、粘性、微通道截面形状及存在钝体情况下等对微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧特性的影响及产氢性能;提出了采用量子化学方法(DFT)可研究微细通道甲烷/湿空气滞止流层内的燃烧特性及机理,并基于DFT方法深入研究探讨微细通道内甲烷/湿空气滞止流燃烧的特性,甲烷/湿空气燃烧反应动力学机理及在多种催化剂(Pt、Ni、Rh等)下燃烧反应动力学特性。在项目执行期共发表标注基金编号的期刊论文23篇,其中发表英文国际期刊论文15篇(SCI检索12篇,EI检索2篇(不重复计算),web of science被引次数共39次,单篇最高被引15次);发表中文期刊论文8篇,其中 EI检索6篇;授权发明专利2项,申请已公开发明专利2项;已培养毕业博士研究生3人,毕业硕士研究生6人,另3名博士研究生即将毕业;参加国际/国内学术会议15篇次,并作特邀报告2次,超额完成各项任务指标。项目研究结果可为微细通道内碳氢燃料/湿空气燃烧的研究奠定理论依据和技术基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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