基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究

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1、学校代码：密级：公硕士学位论文基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究作者姓名李明亮学科专业动力机械及工程指导教师张欣教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年四月硕士学位论文基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究作者：明亮导师：张欣教授北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论

2、文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）导师签名签字日期：年十月丨日签字曰期：中图分类学校代码：：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究作者姓名：李明亮导师姓名：张欣职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：动力机械及工程研究方向：内燃机燃烧与排放北京交通大学年月致谢在中业设汁的这段时问，我得到了师、帅兄师姐、丨：人师傅的热怙帮助，丨：这叭，我內他们农小敁衷心的感谢。先，要感谢我的毕业设计■师张欣名师，张欣老师在我的毕业设屮给了悉心的指导和耐心的帮

3、助，从论文的刀题报冉到论文丨丨汆编、，洱到圾终的论文完成，张欣老师总足能给我悉心的指导和教诲。师渊博的，识、严谨的治，、易近人的人格魅力、无微不个：的人文关怀和对的孜孜倦的追求使我获益浅。值此论文完成之，贿⑷恩师致以崇的敬总和山衷的感谢！其次，还要感谢我的师姒郑丨：巾：、帅弟胡尚蔡礼港及帅妹张卞菊，这篇论文的每个实验细和每个数椐，都离不刀你们的细心指，他们在我整个毕、丨设计屮给予了常大的帮助，包括试验、台的搭迮、实验数枞的处理，无给丫耐心的帮助，谨向他们农小诚挚的敬总和谢忱。最后，我耍感谢评阅、评议论文和出

4、席论文答辩会的各位家卞片，感谢他们忙之屮给户指￥摘要摘要随着能源的短缺和环境的円益恶化，对清洁能源的研究逐渐成为内燃机领域的研究热点。低热值气体比如说沼气、煤层气等气体被认为是现今比较有前途的清洁燃料之一，而氢气同天然气相比，具有火焰传播速率快，可燃范围广，点火能量低，排气中无含碳污染物并且能够再生等优点。因此，低热值气体掺氢成为发动机研究的一大热点。本文设计了定容燃烧弹加热及温度控制系统，完成了定容燃烧弹加热及温度控制的整体搭建和安装，并针对这一系统进行性能测试；利用平台幵发了定容燃烧弹试验监测系统，完成

5、试验监测系统界面设计；完成了定容燃烧弹气体喷射湍流强度测量试验，并针对不同压力、不同位置处的气体流速和湍流强度进行数据处理，总结压力和位置对湍流强度的影响规律。结果表明随着压力不断增大，气体流速和湍流强度呈现上升趋势，而且位置越靠近射流器速度和湍流强度也在增大，不过位置的影响没有压力影响明显。此外在定容燃烧弹中开展了不同当量比、掺氢比例、初始温度、初始压力、不同的低热值气体内二氧化碳体积分数工况下低热值气体的层流燃烧试验，结果表明随着压力升高，无拉伸火焰传播速率下降，而温度提升会使火焰传播速度明显升高，但对

6、火焰稳定性的影响不敏感；随着掺氢比的增加火焰的不稳定性也随着增加，燃烧会更加剧烈。掺氢比增大，燃烧的稀燃极限也随之扩展；在稀燃极限附近，会发生不完全燃烧，此时燃烧速率非常之慢，火焰受浮力的作用明显，燃烧中心发生偏移；另外掺混惰性气体会使火焰传播速度下降。关键词：定容燃烧弹；加热及温度控制；掺氢燃烧；湍流；ABSTRACTABSTRACTAstheshortageofenergyandenvironmentworsening,researchoncleanenergygraduallybecomesahotr

7、esearchtopicinthefieldofengine.Lowcalorificvaluegassuchasmethanegas,coal-bedmethaneisconsideredoneofthemorepromisingcleanfuels.Comparedwithnaturalgas,hydrogenhasfastflamepropagationspeed,awiderangeofcombustible,lowignitionenergy,nocarbonpollutantsinexhaust

8、etc.Therefore,lowcalorificvaluegasmixinghydrogenbecomesahotspotintheresearchoftheengine.ThispaperdesignedheatingandtemperaturecontrolsystemonConstantVolumeCombustionChamberandcompletedtheoverallbuilding,insta