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文檔簡(jiǎn)介
1、近年來,微動(dòng)力裝置因其在諸多領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用前景得到了迅猛的發(fā)展,而微型燃燒室作為微動(dòng)力裝置中最重要和最復(fù)雜的部分也引起了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?,但是傳統(tǒng)的測(cè)量手段在微尺度下受到極大的限制以至于近年來一直不能準(zhǔn)確有效地對(duì)微尺度燃燒過程進(jìn)行測(cè)量,這嚴(yán)重阻礙了對(duì)微燃燒室內(nèi)復(fù)雜燃燒現(xiàn)象的深入探索。
電容層析成像(ECT)技術(shù)能夠提供在線連續(xù)的可視化測(cè)量,其非侵入、多點(diǎn)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)對(duì)于解決微尺度燃燒研究中的眾多難題有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。
2、
本文運(yùn)用ECT方法對(duì)微型燃燒室內(nèi)火焰分布進(jìn)行可視化測(cè)量,將火焰的檢測(cè)擴(kuò)展到多維空間,提供了一種新的微燃燒測(cè)量手段。
主要完成了以下幾方面工作:
(1)概括總結(jié)了ECT圖像重建算法的種類并對(duì)常用算法的特點(diǎn)和局限性進(jìn)行了比較分析。探索了火焰的電學(xué)本質(zhì),分析火焰等離子體特性和在ECT外部交流激勵(lì)下的介電特性,推導(dǎo)了火焰介電常數(shù)以及ECT系統(tǒng)被測(cè)電容值與火焰溫度之間的關(guān)系,得出火焰溫度越高,火焰介電常
3、數(shù)越大以及被測(cè)電容值越大的結(jié)論。
(2)采用光譜法對(duì)微管內(nèi)的火焰信號(hào)進(jìn)行了在線檢測(cè),通過對(duì)火焰信號(hào)的時(shí)頻分析獲得了火焰穩(wěn)定燃燒的判據(jù),最后通過對(duì)火焰強(qiáng)度比方差和火焰閃爍頻率的分析得到了當(dāng)量比在1到2之間變化時(shí),火焰穩(wěn)定性較好的結(jié)論,為合理的組織微燃燒提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
(3)為滿足高溫環(huán)境條件,設(shè)計(jì)并制作了一款微小耐高溫型ECT傳感器,并對(duì)其對(duì)火焰的響應(yīng)特性進(jìn)行了測(cè)試。利用標(biāo)定實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了火焰介電常數(shù)與火焰溫度的
4、關(guān)系。搭建了微燃燒可視化測(cè)量實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)微火焰的可視化測(cè)量,通過對(duì)ECT測(cè)量圖像的分析,研究了微燃燒的不穩(wěn)定性,其中不穩(wěn)定燃燒階段火焰圖像波動(dòng)明顯,火焰區(qū)域面積不大且容易發(fā)生熄滅現(xiàn)象。
(4)基于FLUENT計(jì)算平臺(tái),對(duì)微尺度燃燒室不同燃燒條件下的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及各組分濃度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果顯示,在壁面絕熱情況下,燃燒室結(jié)構(gòu)的變化、入口速度的大小均會(huì)對(duì)微燃燒的燃燒效率及穩(wěn)定性造成影響;在壁面散熱的情況下,
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