高压下湍流和火焰自身不稳定性对预混湍流火焰结构影响规律研究

基本信息
批准号:51706172
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:张猛
学科分类:
依托单位:西安交通大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:金武,聂要辉,郭实龙,张玮杰,余芊芊
关键词:
预混湍流燃烧三维结构估计积分尺度火焰自身不稳定性火焰前锋面结构
结项摘要

Premixed turbulent flame structure is not only the key point for understanding turbulence-flame interaction but also the experimental basis for building turbulent combustion model. Experimental study will be conducted on the fundamental continuous premixed turbulent flames. Turbulence is measured and OH-PLIF diagnostic technique is utilized on flame front structure detection, operating with the high-pressure combustion facility, at different pressures within the wide range of turbulence intensity. A self-developed flame front extracting algorithm and image processing software are used to process the OH-PLIF image statistically. Meanwhile, a hybrid Navier-Stokes/Level-set methodology, within the context of the hydrodynamic model, will be used to examine the 2D/3D turbulent Bunsen flames corresponding to experiments. The relationship between the detected 2D flame front and the real 3D spatial structure will be derived theoretically to establish the 3D flame estimation model, which can be validated by the numerical results. Accompany with the numerical results, the role of turbulence perturbation and flame intrinsic instability on 2D/3D flame front structure will be clarified at different pressures and turbulence intensities. The integral scale effect on the flame front under various pressures will be illuminated. This work will reveal the mechanism of action of pressure, turbulence and intrinsic instability on flame front structure. It can also provide experimental data for revealing flame-turbulence interaction mechanism as well as establishing and developing turbulent combustion model, furthermore, provide the scientific guidance for advanced combustor designing and exploitation in the end.

预混湍流火焰结构是理解湍流-火焰相互作用,构建湍流燃烧模型的实验基础。本项目以连续燃烧基础预混湍流火焰为研究对象,结合高压燃烧实验平台和OH-PLIF燃烧诊断技术,获得高压下流场参数,宽广湍流范围的火焰前锋面结构。自主开发前锋面提取算法和图像处理软件对OH-PLIF图片进行统计分析处理,并利用Hybrid NS/Level-set方法结合动力学模型计算相应条件下二维/三维本生灯火焰。理论推导探测的二维前锋面到三维真实火焰结构的关系,建立三维结构估计方法,并利用数值结果进行修正。结合数值模拟阐明在不同燃烧压力和湍流强度下扰动和火焰自身不稳定性对二维/三维前锋面结构的不同作用,阐明不同压力下积分尺度对前锋面结构的影响规律,揭示燃烧压力、湍流流场、火焰自身对前锋面的影响机理。最终为揭示湍流燃烧中湍流涡-火焰相互耦合机理、建立和完善预混湍流燃烧模型提供实验数据,为先进燃烧器设计和开发提供科学依据。

项目摘要

预混湍流火焰结构是理解湍流-火焰相互作用,构建湍流燃烧模型的实验基础。本项目以连续燃烧基础预混湍流火焰为研究对象,结合高压燃烧实验平台和OH-PLIF燃烧诊断技术,获得高压下流场参数,宽广湍流范围的火焰前锋面结构。自主开发前锋面提取算法和图像处理软件对OH-PLIF图片进行统计分析处理,并利用Hybrid NS/Level-set方法结合动力学模型计算相应条件下二维/三维本生灯火焰。理论推导探测的二维前锋面到三维真实火焰结构的关系,建立三维结构估计方法。结合数值模拟阐明在不同燃烧压力和湍流强度下扰动和火焰自身不稳定性对二维/三维前锋面结构的不同作用,阐明不同压力下积分尺度对前锋面结构的影响规律,揭示燃烧压力、湍流流场、火焰自身对前锋面的影响机理。项目首先获得了高压宽广湍流强度范围的火焰图片, 并针对高压火焰以及高湍流强度火焰开发了一套完整的高效、可靠的湍流火焰OH-PLIF图片结果处理方法。通过统计分析火焰结构规律,揭示了影响湍流火焰以及湍流燃烧的主要因素,并阐明了流体动力学不稳定性以及湍流尺度对湍流火焰的影响规律。最后开展了动力学模型模拟湍流火焰,本模型不仅能准确捕捉实验上湍流火焰结构规律,并且可以通过控制变量法揭示流体动力学不稳定性以及湍流强度在湍流燃烧中的影响作用。最终为揭示湍流燃烧中湍流涡-火焰相互耦合机理、建立和完善预混湍流燃烧模型提供实验数据,为先进燃烧器设计和开发提供科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
4

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

张猛的其他基金

批准号:30870018
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41301424
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61170266
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:31600927
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701082
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171804
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31300490
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970016
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:41871315
批准年份:2018
资助金额:57.50
项目类别:面上项目
批准号:51702181
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670578
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41907110
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400771
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401779
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270295
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:41901385
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770977
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61704109
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51578512
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高雷诺数湍流预混火焰的结构表征及湍流与燃烧耦合机理研究

批准号:91541204
批准年份:2015
负责人:杨越
学科分类:E0604
资助金额:240.00
项目类别:重大研究计划
2

稀燃湍流预混火焰特征及燃烧模型研究

批准号:51876139
批准年份:2018
负责人:张帆
学科分类:E0604
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
3

预混火焰与湍流相互作用的机理研究

批准号:50206023
批准年份:2002
负责人:原鲲
学科分类:E0604
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

富氢燃料输运特性及湍流尺度对预混湍流火焰动力学影响机制研究

批准号:51776164
批准年份:2017
负责人:王金华
学科分类:E0604
资助金额:60.00
项目类别:面上项目