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微重力条件下层流多元乙烯扩散火焰的数值模拟

2024-07-15分类号:O643.21

【作者】费腾   沈畅   游小清
【部门】清华大学未央书院  清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心  清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室  
【摘要】微重力与常重力条件下的燃烧现象存在显著差异。深入研究微重力条件下的扩散火焰结构,对于丰富燃烧理论,促进航天工程等领域的发展具有重要意义。该文采用数值模拟手段,研究了多元扩散燃烧器下的乙烯/氧气/氩气火焰的结构特征,设计了3组计算工况分别研究重力、压力及氧气体积分数对火焰结构的影响机制。结果表明,该多元扩散火焰的形态与燃料当量比和压力相关,在常压及富燃条件下形成双层火焰,内层与外层分别由乙烯和一氧化碳的燃烧产生。随着重力加速度由9.8 m/s2降至0,火焰的高度升高、宽度变宽、温度降低。随着压力由50 k Pa升至500 k Pa,火焰高度降低且形态发生变化,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别升高了590和80 K。随着氧气体积分数由1.00降至0.50,火焰高度升高,火焰由分离火焰转变为双层火焰,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别降低约250和600 K。
【关键词】微重力  层流扩散火焰  多元扩散火焰  数值模拟
【基金】国家重点研发计划项目(2021YFA0716204)
【所属期刊栏目】清华大学学报(自然科学版)
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