项目名称: 超临界氛围下碳氢燃料单液滴蒸发和燃烧的实验及机理研究

项目编号: No.51506080

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 王宏楠

作者单位: 南京工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 极端条件下的喷雾燃烧基本规律及其调控机制是目前国际燃烧领域的前沿性课题,喷雾燃烧本质上是大量液滴蒸发和燃烧的统计总和,深入理解单液滴的蒸发和燃烧是研究喷雾燃烧的必要前提。本课题以碳氢燃料单液滴为研究对象,针对其在超临界氛围下的蒸发和燃烧开展研究。前期研究工作表明,超临界氛围下液滴表面发生跨临界迁移是导致其物理本质区别于亚临界氛围的关键因素。具体研究内容包括:基于定容燃烧弹,利用高速摄影、Mie/Rayleigh散射、激光诱导荧光等可视化测试手段,获得混合气浓度空间分布、高/低温燃烧反应速率空间分布、跨临界迁移时刻、着火时刻、燃烧速率等实验数据,在此基础上提出一个能够正确描述跨临界迁移现象的液滴计算模型,并结合数值模拟,阐明液滴表面跨临界迁移前、后混合气形成的动力学机制及关键控制因素,揭示传热、传质等输运过程与燃烧化学反应之间的耦合作用机理,以期为超临界氛围下喷雾燃烧过程的组织提供理论基础。

中文关键词: 超临界;碳氢燃料;液滴;蒸发;燃烧

英文摘要: The basic laws and mechanisms of the spray combustion under extreme conditions are the current advanced subject of the international combustion research. The spray combustion is the statistical sum of a large number of droplets evaporation and combustion in essence, in-depth understanding of the single droplet evaporation and combustion is a necessary prerequisite for the spray combustion research. The objective of this research is to investigate the evaporation and combustion of the single hydrocarbon fuel droplet under supercritical atmosphere conditions. The preliminary research results shows that, the transcritical transition in the supercritical atmosphere on the droplet surface is a key factor leading to its physical nature rather than the difference from the subcritical atmosphere. The research contents includes: the high-speed photography, Mie / Rayleigh scattering, laser-induced fluorescence and other visualization techniques will be used to investigate the spatial distribution of the mixture and high / low temperature combustion reaction rate, transcritical transition time, ignition delay, and burning rate, etc in a combustion bomb. On this basis, a droplet simulation model that can correctly describe the transcritical transition phenomenon is built up. Before and after the transcritical transition on droplet surface mixture formation dynamics mechanisms and key controls factors have been elucidated , coupling mechanisms between heat and mass transfer and the combustion chemical reactions is revealed by experiment and numerical simulation, for the control of spray combustion process under supercritical atmosphere is provided the theoretical basis.

英文关键词: Supercritical;Hydrocarbon Fuel;Droplet;Evaporation;Combustion

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