王岳
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程晓斌
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张培元
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张孝谦
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陈静宜
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杨平
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解轸
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雷宇
工程热物理学报
在地面实验中观测到的燃烧现象，包含了浮力的影响。利用微重力实验在浮力消失后研究火焰，有助于深入理解燃烧过程。本文介绍了利用高空气球搭载微重力实验对甲烷-空气预混V形火焰的研究。实验提供了长时间微重力环境下火焰的动态图像。利用计算机图像处理方法对火焰图像的分析表明，在本实验的工况下,微重力下预混V形火焰锋面的张角比正常重力下变大，皱折和摆动加剧。这说明浮力确实影响预混燃烧过程。
关键词:
气球搭载
,
微重力
,
浮力
,
V形火焰
孔文俊
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张孝谦
工程热物理学报
在低速射流的预混火焰和扩散火焰中都存在火焰闪烁现象。对扩散火焰,其机理已比较明确,是由于浮力诱导引起的一种水力学不稳定性。而对预混火焰闪烁现象则存在水力学不稳定性和热驱动不稳定性两种观点。本文根据水力学不不稳定性观点,把预混火焰的闪烁现象看成是包围火焰锋面的已燃混气层中内、外区间在垂直方向上的相对脉动,应用Kelvin-Helmholtz不稳定性机理进行了分析,获得了火焰闪烁频率与重力和压力的关系式,并与已有的结果作了对比。
关键词:
预混
,
火焰闪烁
孔文俊
,
吐尔逊·艾力江
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王伟刚
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杜文锋
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张孝谦
工程热物理学报
研究外界辐射加热下,不同重力环境中热薄燃料的着火特性.探讨了重力、环境氧浓度、环境压力及外界辐射强度对着火的影响.结果表明,随着重力的变化,存在不同的着火机制.在微重力和在高的环境氧浓度中,材料的着火延迟时间变短.压力减小,着火延迟时间增大.随着辐射强度的增大,着火延迟时间变小.
关键词:
微重力
,
辐射
,
热薄燃料
,
着火
王岳
,
雷宇
,
张培元
,
张孝谦
工程热物理学报
在火焰和流动相互作用中,浮力是火焰影响流场的因素致一.研究浮力的作用有助于深入了解湍流燃烧的机理.本文利用甲烷-空气预混V形火焰研究浮力的作用.分析表明浮力不仅影响火焰的平均位置,还可能影响火焰的皱折.在1go和μg下用OH-PLIF观测火焰,发现层流和湍流火焰呈现相反的浮力效应,这表明浮力确实影响火焰的皱折.另外,层流火焰锋面在μg下明显折皱,这意味着微重力也适于研究火焰中其他诱发流动的机制.
关键词:
浮力
,
V形火焰
,
火焰锋面
王宝瑞
,
劳世奇
,
孔文俊
,
张孝谦
工程热物理学报
本文将相干反斯托克斯(CARS)理论光谱计算和实验光谱分析的方法应用于预混V形火焰燃烧的温度测量实验,利用N2的Q支CARS谱线,使用单脉冲宽带方法获得了预混V形火焰的CARS信号光谱强度特性,测量了V形火焰水平方向和竖直方向上的温度分布特征,从中得出了火焰锋面的厚度,分析了火焰锋面的皱褶与摆动对CARS信号的影响.同时测量了不同燃料系数下V形火焰燃烧产物的温度,得出了温度随燃料系数的变化趋势,为进一步研究预混V形火焰的结构提供了依据.
关键词:
CARS
,
V形火焰
,
燃烧
,
温度测量
杜文锋
,
张孝谦
,
韦明罡
,
华泳
,
孔文俊
工程热物理学报
对蜡烛火焰动态特征的分析表明，从正常重力状态过渡到微重力状态，火焰的空气动力学特征比质量和能量的传输特征的变化快。通过一台差分干涉仪首次测量得到了微重力环境中蜡烛火焰的温度。结果表明，微重力蜡烛火焰的温度小于正常重力蜡烛火焰的温度。微重力蜡烛火焰之所以呈蓝色是因为其温度小于烟黑生成的阈值温度1300 K。但当环境氧浓度足够高时，火焰温度大于烟黑生成的阈值温度，火焰中明显有烟黑生成，颜色为亮黄色。
关键词:
微重力
,
蜡烛火焰
原鲲
,
张孝谦
工程热物理学报
建立了湍流预混火焰实验系统并实现了驻定火焰.无条件示踪条件下的研究结果表明,火焰区的速度分布呈现积峰分布,初步证实火焰区湍流度峰值的存在是由于火焰脉动导致速度测值分散,最终由统计得到表现湍流度的增大.条件示踪测量结果表明,在火焰区反应物来流的湍流度与上游的测值并没有明显的变化,进一步证实了这一结论.
关键词:
湍流
,
预混火焰
,
相互作用
杜文锋
,
孔文俊
,
张孝谦
工程热物理学报
研究表明,在微重力环境中,当强制对流速度很小时,环境压力的增大会加强氧气的扩散,减弱辐射热损失对火焰的冷却效应,使火焰传播速度增大.但随着强制对流速度的增大,对流成为质量传递的主要途径,化学反应速率受化学反应动力学因素控制,火焰传播速度对压力的变化不敏感.
关键词:
微重力
,
环境压力
,
火焰传播
孔文俊
,
杜文锋
,
张孝谦
工程热物理学报
本文探讨重力对扩散射流火焰动态特性的影响规律.结果表明,火焰闪烁现象是一种浮力诱导不稳定性,在浮力消失或反向重力场中,不存在这种不稳定性现象,闪烁频率与燃料射流速度无直接关系,但涡的大小随燃料射流速度的增大而增大.存在触发火焰闪烁的临界高度,闪烁频率与重力成平方根关系式.反向重力情况下,也存在浮力稳定型平面火焰,它反映了浮力与火焰的耦合作用.
关键词:
扩散火焰
,
动态特性
,
微重力燃烧
杜文锋
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孔文俊
,
张孝谦
工程热物理学报
本文建立了包含辐射热损失的火焰沿热薄燃料表面传播的数学模型.燃毁点的密度作为待求参数出现在模型中.数值计算结果表明,在微重力环境中,火焰传播速度随空气流动速度的变化出现峰值.对比无辐射热损失模型和有辐射热损失模型的计算结果发现,辐射热损失是形成上述微重力燃烧特征的原因.在静止的微重力环境中或弱空气流动速度下,辐射热损失使燃毁点处有大量的残碳生成,但随着空气流动速度的增大,残碳生成量迅速减小.
关键词:
微重力
,
辐射热损失
,
火焰传播
