特殊條件下燃燒過程的機理研究.pdf

1、重力水平的改變使擴散火焰具有不同的特征，微重力和弱浮力等特殊環境下火焰傳播機理與正常重力條件下有著明顯的不一樣。研究這些特征機理對于認識燃燒基本規律，發展燃燒學基本原理都具有重要的意義。本文以沿薄固體燃料表面傳播的擴散火焰和蠟燭火焰為研究對象，對微重力環境中的擴散火焰和蠟燭火焰特征進行了數值模擬分析以及實驗數據分析，得出了一些燃燒機理的結論。 論文的第一章對微重力科學以及微重力燃燒科學發展概況及其意義進行了介紹。對微重力燃燒的三

2、個方向——液滴燃燒、火焰沿固體表面傳播和蠟燭燃燒進行了介紹。最后提出了本論文的研究方向。 論文第二章介紹了進行微重力燃燒數值計算的一些方法以及實驗研究裝置。第一節從化學平衡方程、能量守恒方程和動量守恒方程中提出了燃燒過程的通用方程；第二節介紹了用離散化的方法來求解微分方程的方法；第三節介紹了目前進行微重力燃燒實驗的四大類裝置。 論文第三章對在微重力環境下火焰傳播進行了數值研究，建立了固體纖維素燃料熱降解理論模型和火焰沿薄

3、的纖維素固體表面傳播理論模型。第二節中建立了纖維素的三個熱降解模型——纖維素吸熱分解；纖維素放熱分解以及焦碳放熱分解。并用阿累尼烏斯(Arrhenius)公式近似地表示了三個熱降解的反應速率。第三節采用數值模擬的方法研究了靜止微重力環境下熱薄固體燃料表面火焰傳播機理。著重研究了表面輻射熱損失、環境壓力對火焰傳播特性的影響。結果表明，在靜止微重力環境中，表面輻射熱損失對燃料表面火焰傳播特性有明顯的影響。隨著表面輻射增大，火焰傳播速度減小。

4、在考慮表面輻射后，隨著壓力的增大，火焰傳播速度增大，這與微重力環境下火焰傳播的實驗結果是一致的?；鹧娣逯禍囟入S著表面輻射增大而下降，火焰結構明顯受表面輻射的影響。這些數值模擬結果進一步闡明了微重力環境下的火焰傳播機理。 本文第四章針對微重力蠟燭火焰的形狀特征和溫度特征開展了研究工作。用Simple算法對微重力蠟燭火焰進行了數值模擬，建立了數學模型。第四節討論了蠟燭火焰的結構以及蠟燭火焰的溫度。自然對流的消失是微重力蠟燭火焰成半球