微小尺度喷管内氢气掺混甲烷预混烧特性实验研究

【摘要】：随着信息技术的不断进步,高性能、便携式的小型移动设备迅速发展,因此,对具有寿命长、能量密度高的电源供给提出了更高的要求.在MEMS所涉及的微型机械机构等主要器件和系统中,常常会涉及到微型喷管,尤其是在微能源动力系统、微推进系统、微喷射等方面。 本文采取实验与数值模拟相结合的方式,通过对出口直径为1.6mm石英渐缩喷管中的预混燃烧进行研究,分析不同当量比Φ以及混合比R下甲烷/氢气/空气在微尺度喷管内稳燃范围、输出推力、壁面温度分布、火焰结构等特性。 本文运用非接触式的测量手段,避免了对燃烧本身流场的影响。将测量到的数据导入到仿真软件,获得了燃烧器内部温度场、压力场以及各组分质量分数,极大地增加了实验与数值模拟的吻合度。实验研究发现,铂催化环境下,微喷管内的预混燃烧表现出了良好的燃烧性能,包括较为宽阔的稳燃范围,良好的点火性能、较低的散热损失以及较高的推力输出等。 【关键词】：微喷管 预混燃烧 数值模拟 铂催化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK16
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号表9-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景及研究意义10-12
• 1.1.1 微尺度燃烧简介10
• 1.1.2 微小尺度机械的应用10-12
• 1.2 微小尺度相关研究12-19
• 1.2.1 微小尺度下的边界层12-13
• 1.2.2 微小尺度的流动与传热13-15
• 1.2.3 微小尺度燃烧及强化15-19
• 1.3 研究微小尺度燃烧的意义19
• 1.4 本文研究内容19-21
• 第2章 实验设备以及实验方法21-32
• 2.1 实验系统简介21-22
• 2.2 实验测量仪器及方法22-26
• 2.3 实验操作方法26-27
• 2.3.1 研究方案26
• 2.3.2 实验手段26-27
• 2.4 微尺度燃烧数学计算以及模拟方法27-32
• 2.4.1 预混燃料特性27-28
• 2.4.2 数值模拟方法28-32
• 第3章 氢气掺混甲烷无催化预混燃烧32-41
• 3.1 实验系统32-33
• 3.2 实验结果分析33-39
• 3.2.1 稳燃范围33-34
• 3.2.2 壁面温度分布与火焰位置34-36
• 3.2.3 输入功率、与最高温度、推力输出36-38
• 3.2.4 表面散热损失38-39
• 3.3 结论39-41
• 第4章 催化条件下氢气掺混甲烷预混燃烧实验41-50
• 4.1 实验系统41-42
• 4.2 实验结果分析42-48
• 4.2.1 稳燃范围42-43
• 4.2.2 温度分布43-45
• 4.2.3 推力45-46
• 4.2.4 散热损失46-47
• 4.2.5 催化剂与无催化剂对比47-48
• 4.3 不同形式催化负载48-49
• 4.4 结论49-50
• 第5章 渐缩喷管内无催化预混燃烧数值模拟研究50-63
• 5.1 模拟软件简介50-51
• 5.2 数值模拟51-52
• 5.2.1 网格划分及模型选择介绍51-52
• 5.2.2 FLUENT数值模拟控制方程52
• 5.3 数值模拟结果分析52-61
• 5.3.1 燃烧器内温度场分布52-55
• 5.3.2 燃烧器内组分质量分数分布55-59
• 5.3.3 速度以及压力分布图59-61
• 5.4 结论61-63
• 第6章 全文总结及展望63-66
• 6.1 全文总结63-64
• 6.2 创新64-65
• 6.3 展望与不足65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间获得科研成果71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

微流动的尺寸效应    张颖;王蔚;田丽;刘晓为;李玲;

黏性耗散对微喷管性能的影响    童军杰;徐进良;岑继文;

基于MEMS技术的异平面空心金属微针    沈修成;刘景全;王亚军;郭忠元;芮岳峰;

微尺度扩散火焰特性的数值解析    黄显峰,赵黛青,张春林,山下博史

微细通道内蒸发薄液膜区壁面滑移及微流动特性    赵俊杰;彭晓峰;段远源;

湍流边界层微小尺度流动结构的精细实验测量    姜楠;王瑞新;

微喷管过渡区流动的DSMC模拟研究    杨海威;赵阳;张大伟;

微通道反应器内氢气催化燃烧    曹彬,陈光文,袁权

毛细微结构中延展薄液膜过渡区的蒸发特性    赵娜;杜小泽;杨立军;杨勇平;

燃烧室压力振荡对喷嘴出口流量振荡影响分析    杨立军;富庆飞;

黏性耗散对微喷管性能的影响    童军杰;徐进良;岑继文;

三维壁面效应对微喷管性能影响的数值计算    童军杰;岑继文;

不同雷诺数下弹性薄板流激振动实验    王文全;张立翔;闫妍;郭亚昆;

三维壁面效应对扁平微喷管性能影响    童军杰;岑继文;

常用边界层高度计算方法比较    付秀华;

利用常规气象资料进行全边界层参数化    付秀华;施鲁怀;

水体对湍流交换系数的影响    王浩,傅抱璞

脉动压力下旋流喷嘴流动特性的数值模拟    刘闳钊;吴伟亮;

The Impact of Soil Moisture on Dispersion-Related Characteristics    贾新媛,叶卓佳

The Impact of Soil Moisture Availability upon the Partition of Net Radiation into Sensible and Latent Heat Fluxes    叶卓佳,贾新媛

湍流边界层空间特征尺度的层析TRPIV测量    杨绍琼;姜楠;

喉部圆角半径对微喷管性能的影响    逄燕;刘赵淼;

内凹槽管高效换热器的研究与应用    刘丰;郭宏新;刘世平;

液体在润湿性微管中流动的边界负滑移特征    于玲;宋付权;

多种微型热光电系统辐射材料的光谱分析    李博;吴健;徐斌;苗家轩;李明;

Y型微通道不同Y型角度下液液两相流实验研究    刘赵淼;刘丽昆;申峰;

电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟    徐涛

微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究    汪洋

科学与工程计算中的Fourier级数多尺度方法    孙卫明

蒸发薄液膜及新型微槽平板热管传热性能的研究    寇志海

下垫面非均一性影响边界层垂直速度场的数值模拟研究    王婵

平板式微热光电系统能量转换过程的研究    唐爱坤

磁性液体热磁对流与传热机理    连文磊

微通道内固体脂质纳米粒的成形与传质机理研究    张颂红

微板多物理场耦合非线性动力学研究    孙丽波

微细通道内甲烷湿空气低温自热催化重整反应理论分析及实验研究    赵柳洁

电脑袜机结构和性能的研究    王红

微通道内就地制备和原位转化重氮甲烷    何宽

非圆截面小通道内气液两相流动特性实验研究    王红波

狭缝型微型燃烧器的催化燃烧特性研究    豆庆民

新型细薄膜蒸发器的实验研究    张洪墩

大射程水炮设计及研究    俞毓敏

受限空间中液体乙醇微尺度扩散火焰的实验研究    李微

基于外加电场液体乙醇微尺度燃烧特性的研究    刘志成

受限空间内微尺度乙醇扩散火焰特性的实验研究与数值解析    杨帅

微通道内交变电场驱动电渗流及其混合数值模拟    张磊

微喷管内流动和换热的数值模拟与分析    王沫然,陈泽敬,李志信

基于MEMS微针技术的研究现状与展望    许宝建,金庆辉,赵建龙

微流体系统驱动技术的研究进展    沙菁;侯丽雅;章维一;朱丽;

新型MEMS微针设计及其力学性能    孙潇;贾书海;朱军;李以贵;

蜂窝体催化燃烧反应器中流动特性的数值模拟    焦国凤,刘辉,杨立英,李成岳

微型喷管内气体流动的流量壅塞现象    丁英涛;谢君堂;仲顺安;

MEMS神经元微探针研究    程正喜;黄维宁;周嘉;黄宜平;鲍敏杭;

基于MEMS的消化道定点释药微系统研究    刘洪英;皮喜田;周承文;郑小林;侯文生;温志渝;

微喷管内气体流动特性研究    丁英涛,姚朝晖,何枫

微管道内湍流转捩的实验研究    郝鹏飞;何枫;朱克勤;

双层多孔介质内预混燃烧的实验和二维数值模拟    姜海;赵平辉;陈义良;刘明侯;

多孔陶瓷板城市燃气预混燃烧的数学模拟    李艳红,程惠尔,徐吉浣,张鹤声

多孔陶瓷板中城市燃气预混燃烧的试验研究与数值计算    李艳红,徐吉浣,张鹤声

多孔陶瓷板预混燃烧NO_x的排放特性    李艳红,程惠尔,胡国新,徐吉浣,张鹤声

不同燃烧当量比对二甲醚燃烧的影响研究    卫立夏;陈朝阳;黄佐华;袁涛;李玉阳;田振玉;郭会军;

微型燃气轮机燃烧室性能的数值研究    张文普,丰镇平

天然气预混催化燃烧的特性    王亮;何洪;戴洪兴;訾学红;薛彬;王振阳;赵卫锋;

自由堆积多孔介质内预混燃烧火焰传播    凌忠钱;周昊;钱欣平;李国能;岑可法;

多孔介质预混燃烧气固温度分布特性试验研究    李姮;程乐鸣;骆仲泱;岑可法;

辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧影响的数值模拟    高怀斌;屈治国;陶文铨;卢天健;

全预混燃烧技术在热水器中的节能浅析    刘兵;向熹;胡定钢;仇明贵;

氢气在单壁碳纳米管中吸附的计算机模拟    顾冲;高光华;于养信;毛宗强;

氢气在单壁碳纳米管中及附的计算机模拟    顾冲;高光华;于养信;毛宗强;

高通量筛选技术在氨分解制不含CO_x氢中的应用    刘红超;王华;沈江汉;孙颖;刘中民;

介孔纳米二氧化钛光解水性能研究    易华兵;彭天右;宋海波;赵德;昝菱;

氢气在汽车燃油替代能源方面的应用    王红民;

VPSA技术在干气回收氢气的应用    薛重阳;

乙酸水蒸汽重整制氢催化剂的研究    胡勋;吕功煊;

碳酸钡及其负载催化剂上甲烷氧化偶联反应制C_2烃和氢气    马媛媛;张建生;王瑞燕;庞志成;高志明;

乙苯脱氢中氢气的选择性氧化技术研究进展    马春景;卢立义;李应成;

中变气脱碳提氢技术 成功应用    记者 何俊

俄研制出从混合气体中分离出氢气的装置    亿牧

氢气金属化能源潜力无限    本报记者 覃泽文

BP与GE联合开发氢气发电    周勇刚

加强我市充灌氢气球安全 管理 保护人民生命安全    曹亚杰

不能忽视庆典安全    朱凯

可产生大量氢气的绿藻问世    记者　顾钢

能源巨头竞相研究氢能应用    金秋

“火山口”上的铿锵玫瑰    记者 潘国良　通讯员 赵海晶

用玉米和氢气开汽车    记者 李安定

家用燃气快速热水器全预混燃烧的数值模拟与实验研究    刘凤国

微小型燃气轮机径向旋流预混燃烧特性研究    邢双喜

基因改造和驯化细菌利用水葫芦发酵联产氢气和甲烷的机理研究    宋文路

氢气生物学效应系列研究    孙强

基于多脉冲复合喷射控制的柴油HCCI燃烧过程的研究    林铁坚

柴油机燃烧过程中多环芳香烃测量及演变规律的实验研究    张华伟

物理、化学因素对清洁高效柴油燃烧过程影响的试验研究    刘斌

超音速湍流燃烧的直接数值模拟研究    卢树强

多脉冲喷油模式的调制及其对柴油HCCI燃烧过程影响的研究    王辉

气体燃料在渐变型多孔介质中的预混燃烧机理研究    王恩宇

微小尺度喷管内氢气掺混甲烷预混烧特性实验研究    王威

预混燃烧稳定性的数值研究    王朝晖

预混燃烧室中预混器性能的研究    孙婷

梭式窑富氧预混燃烧火焰特性及窑内换热特性研究    付海丹

微型钝体燃烧器中氢气/空气预混燃烧的模拟与实验    张若昀

长周期光纤光栅氢气传感器研究    季海焦

天然气蒸汽转化—PSA联合制氢中转化反应器模型研究及系统开发应用    贺学文

LaNi_5和活性炭混合物储氢研究    杨志冠

超临界水中生物质气化制氢实验研究    苑塔亮

柴油机掺氢关键技术及实验研究    王斌