国家自然科学基金(50606030)
- 作品数：9 被引量：27H指数：4
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- 相关领域：动力工程及工程热物理自动化与计算机技术更多>>
- 基于微细梁振动位移的微尺度射流测速方法
- 2010年
- 实验研究微尺度射流流场中微细梁发生的振动过程，并提出基于该原理测量微尺度射流速度。实验使用长度56．2ram、直径约0．07mm铜丝作为微细梁，使用直径约0．36mm喷管产生的微尺度射流。使用高速摄影仪观察射流流速在2．7～27．3m／s间梁振动的变化。试验结果发现当射流喷嘴对准梁3／5处时，振动过程中振幅随射流速度上升。而当射流喷嘴对准梁的9／10和3／4处时，在高流速下，振幅不随流速上升。使用霍尔传感器和磁铁测量梁的振动，当喷嘴对准梁的3／4处，霍尔传感器输出电压有效值随射流流速线性增长。但在其他位置，由于磁铁改变了梁的均匀结构，振动随流速的变化不规律。
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：微尺度测速
- H_2/空气预混燃烧模拟计算和散热的研究被引量：4
- 2008年
- 采用20步反应机理模拟了H2／空气在内径2mm长20mm的圆管内的预混燃烧．H2／空气预混火焰由壁面向中心传播，呈圆锥形．随着气流向后流动，燃烧区域截面温度曲线由“U”形变为“M”形，后又变为倒“U”形，分别对应壁面加热预混气体的过程，预混燃烧火焰由近壁面向中心传播的过程和燃烧后气体对外散热过程．微燃烧器对外散热量较大，约占总输入热的10％左右，其中燃烧段散热约占5％．辐射散热在壁面散热中占主导地位，占总散热的80％～90％，外壁低辐射系数的材料有利于减少散热和增加燃烧稳定性．对微燃烧而言，燃烧器壁厚增加使燃烧器散热增加，反而不利于降低燃烧器散热．燃烧器入口处壁温与壁面导热系数、壁厚不呈单调变化趋势．在导热系数为3～20w／（m·K）、壁厚为1mm左右时，燃烧器入口处壁温较高，有利于稳定燃烧．
- 刘茂省杨卫娟周俊虎周志军张永生岑可法
- 关键词：微燃烧氢气预混散热
- 燃料气体预热温度对微燃烧器性能影响的分析被引量：5
- 2010年
- 燃料在直圆管形状的微尺度燃烧器中进行预热燃烧,对比不同预热温度下的燃烧器工作性能,检验强化预热对促进微燃烧稳定的效果。实验选择燃料混合气体流量为0.12、0.24、0.36L/min,预热温度分别为室温23℃和250、500℃。实验结果显示,在室温,燃料混合气体流量0.12L/min下,燃烧器可燃极限当量比为0.339～3.639。预热温度上升到250℃时,可燃极限当量比范围增大到0.317～4.304。而预热温度500℃时,可燃极限当量比范围减小为0.453～1.706。在实验中测量燃烧器壁面温度,结合数值模拟研究内部燃烧过程。模拟结果显示,随预热温度上升,反应区域峰值温度上升。在流量0.24L/min,当量比为1,预热温度由室温上升至500℃时,峰值温度由1890K上升至2013K。实验结果证明适当预热可以提高反应温度,从而抑制热熄火。
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：微燃烧预热温度数值模拟性能分析
- 微尺度燃烧中数值模拟模型选择研究被引量：4
- 2006年
- 该文对微尺度燃烧数值模拟所选用的模型进行了研究.通过理论上对流动和燃烧的分析,认为用传统上的临界雷诺数来区分层流燃烧和紊流燃烧在微尺度燃烧中可能不能反应实际情况,小雷诺数下也存在紊流的可能;在所研究的微尺度管道中,实验表明具有紊流特征,数值模拟和实验的对比表明,三维紊流燃烧模型比层流模型的温度分布更接近实际温度分布,能够相对较好地反应实际情况.同时在目前的数值模拟模型中,由于没有考虑熄火距离的影响,导致在微尺度燃烧模拟中会出现温度偏高的现象.
- 张永生周俊虎杨卫娟刘茂省岑可法
- 关键词：微尺度燃烧数值模拟层流
- 微尺度燃烧中的温度及热回流分布被引量：9
- 2010年
- 以氢气/空气预混气在2mm等径石英管中的当量比燃烧为对象,采用试验和数值模拟相结合的方法研究燃烧器及其内部的温度及温度梯度,分析热回流在来流气预热中的作用。在管子上游入口段,燃烧器外壁温度随环境热风温度和气流总流量的变化不大;最高外壁温度则随热风温度和气流总量的增加而明显升高。外壁上的热回流区域随着气流总流量增加而延长。在燃烧区域附近,管壁温度沿径向向外递减,温度轴向梯度可达105K/m,形成更强热回流。在燃烧器内部,径向截面上的气体最高温度点随着气流流动不断从外侧向中心移动直到燃烧区域,温度梯度可达106K/m。对于入口预热段和燃烧段中的未燃预混气体,从入口温度升到着火温度的热量主要来自上游火焰的热回流、外侧高温气体的预热和外侧火焰面的预热,前两者都源自气体或管壁的热回流。
- 杨卫娟周俊虎汪洋黄镇宇刘建忠岑可法
- 关键词：微燃烧温度梯度氢气
- 提升反应温度对微尺度火焰稳定性的改善被引量：3
- 2010年
- 本实验对微尺度燃烧器内部使用电热丝向反应物加热,提高其温度,减少散热影响,从而实现微尺度火焰稳燃.燃烧器为石英直圆管,长82.mm,通流面积3.33.mm2.氢气/空气混合气体流量为0.12.L/min、0.2.L/min、0.4.L/min,电热功率分别为0.W、1.05.W4、.70.W.实验结果显示,提高电热功率抑制熄火;提升燃料混合气体总流量也有助于抑制熄火;但高流量同时带来吹脱问题.测量燃烧器壁面温度,结合数值模拟研究内部燃烧过程.结果显示,随电热功率上升,反应温度和OH质量分数上升,证明电加热强化反应,抑制了热熄火.比较壁面散热,电热功率0.W,流量由0.12.L/min上升到0.2.L/min时,壁面散热占总能量份额由84.8%降低至81.1%.因此,在一定范围内提升燃料流量亦可抑制热熄火.
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：微尺度燃烧数值模拟稳燃
- 不同外部风温对微尺度火焰的影响被引量：2
- 2011年
- 为了研究微尺度燃烧器由于散热造成燃烧稳定性差的问题,对微尺度燃烧器外部吹风控制表面散热,对比不同工况下燃烧器的工作性能.当燃料混合气体体积流量为0.12、0.24、0.36L/min时,风温分别为277.15、380.15、635.15、790.15、1 001.15K.实验结果表明,提高冷却风温或燃料流量可以抑制熄火.测量燃烧器壁面温度,结合数值模拟,研究内部燃烧过程.结果显示,随着冷却风温上升,反应区域峰值温度上升且向上游偏移.在0.24L/min,燃料气体当量配比下,当冷却风温由277.15K上升到1 001.15K时,峰值温度上升约165K,反应中心上移约5mm.证明高温冷却风通过减少散热,提升反应强度,抑制热熄火.当体积流量由0.12L/min上升到0.36L/min时,虽然壁面散热量上升,但占总能量的份额相对降低,因此提升燃料流量可以抑制热熄火.
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：微燃烧数值模拟散热熄火
- 燃烧器材料的热物理性质对微尺度催化燃烧的影响被引量：5
- 2010年
- 催化燃烧可增强微型燃烧器的工作稳定性。对石英玻璃、刚玉陶瓷、紫铜3种不同材料制作的微尺度催化燃烧器,在0.12～0.36L/min、当量比浓度下进行实验比较。利用贵金属Pt为催化剂,石棉为催化剂载体,氢气/空气预混气体为燃料。实验结果显示,催化燃烧器具有很高燃烧稳定性。使用数值模拟观察燃烧器内部燃烧过程。模拟结果显示石英玻璃和刚玉陶瓷燃烧器存在明显的热点,其在0.12L/min时分别达到约1475K和1427K,而紫铜燃烧器内部的温度较低,一般不超过1200K,且分布均匀。对燃烧器散热分析发现,导热率较低的材料反而散热较高,如石英玻璃燃烧器散热在0.12L/min时高于紫铜燃烧器2.61W。由于不同燃烧器中的反应模式不同,石英玻璃和刚玉陶瓷中主要为气相反应,紫铜燃烧器中主要为两相反应,因此产生上述现象。
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：微尺度燃烧催化燃烧氢气热传导
- 小型斯特林发动机不同外加热工况下运行的探索性实验被引量：1
- 2008年
- 该文就其微型化可能产生的一系列问题,如:输出频率过高、产生转矩过小、冷热端差过小等进行了分析。提出自由活塞式斯特林发动机比热声式更具微型化的优势。并对一台长12cm、直径2.5cm 的小型活塞式斯特林发动机进行了实验。实验中发动机热端温度范围64～626℃,通过测量其外壁面温度和声信号随时间的变化,得到发动机的稳定性和输出功率随外加热功率变化规律。该发动机的理论最高功率密度为102kW/m^3。
- 周俊虎汪洋杨卫娟刘建忠王智化岑可法
- 关键词：MEMS斯特林发动机微尺度热功转换
