当前课程知识点:燃烧理论 > 第十二章 湍流燃烧入门(选修) > 12.5 湍流预混火焰 > 层流火焰折皱模式
好 我们对于湍流预混火焰呢
我们把它分成了三种模式
那我们的目标
实际上主要是为了
获得它的基本的参数
我们首先来看看
层流
这种所谓的层流火焰折皱的模式
我们刚才讲了
大部分的火焰
就是在层流火焰的折皱模式
和旋涡内的小火焰的
这两个模式之间会波动
所以这个的话呢
也是非常非常重要的
那么层流折皱火焰的模式呢
就丹姆克尔数大于1对吧
那么我们分析这个情况的话呢
实际上最最简单
我们前面讲了很多的现象
实际上都说的
假设一个平面
或者一个锥面
它实际上这个火焰就发生折皱
那么这个折皱发生的现象
是什么呢
假设这个折皱面上怎么样
还是保持什么
层流火焰的传播速度
那么湍流带来了什么呢
是一个火焰面发生折皱以后
增大了火焰的面积
也就是说你还是可以用层流的
一套东西来想办法来解决它
湍流唯一的作用是什么
使它的火焰面加大了
那火焰面就加大了
如果我还是按照这个断面积
来看的话
看上去宏观上是
火焰的这个速度提高了
也就是说火焰速度提高
比如湍流的火焰传播速度
和层流传播速度之比是什么
实际上就是相当于两个什么
两个面积之比
也就是说相当于是火焰面的
折皱以后
这个火焰面的增加
也就是层流火焰速度的增加
你看这张图就很形象
我们一般来说
就是这么一种火焰面是一个平面
对吧
刚才我们动画也是这么看的
如果一燃烧
我这个火焰就发生折皱
折皱这个面积就增加了对不对
增加了的话呢
我们这个面积
如果能把它计算出来
跟这个断面积一比
我的火焰速度就增加了多少倍
这个就是St
那么你在这个面上呢是SL
这样就很容易理解
这个火焰的传播速度
湍流火焰传播速度
比如刚才是20倍
比如刚才我们说了
算下来那个
湍流火焰的传播速度多少
8m/s
也就是一般来说
(层流火焰速度)大概只有0.4米嘛
也就是20倍
也就是这个面积怎么样
增加了20倍
相当可观的
这里边呢
我举几个例子
怎么去计算的
比如Damkohler
他自己做了一个计算
St实际上就是等于什么
就是St/SL=1+Vrms'/SL
但真正仔细一看的话就知道
St等于什么
就是SL+Vrms'
也就是说什么呢
湍流的脉动速度
加上层流速度
就等于什么
湍流的速度
如果这个Vrms大很多倍的话
那就是很大的速度
Vrms是5米
那就是5+0.4米了对吧
大概就这概念
他就很容易就得到了
我就很容易就计算出来了
也就是湍流实际上就是
湍流速度都快基本上
这个化学反应的速度也都快
基本就两个相当了
当然也有很多类似的
比如这个是Clavin做的一个
和他的同事做的一个研究
那么他也同样得到了
基本的一个概念
把St/SL实际上是跟什么
Vrms也就是这个脉动的速度
均方根的某一个关系
跟SL相关
基本上就可以看到
你比如简化了以后
下面也是这样一个式子
有很多这样的类似的
这是Klimov的这个式子
St/SL的话呢
它就非常简单
Vrms/SL的0.7次方对吧
大概的一个概念
St基本上
你可以看出来
Vrms对它的影响就更大
基本上可以相当
各种模型都做出来也差不多
那么这张图
把所有的这些式子
你看Klimov的这个式子
这个Clavin的式子
几个式子都在这里边
那么把实验的这个结果
也都在里边
我们把实验的这些数据
和折皱的各种理论进行对比
你可以看出来哪些
里面可能Klimov好像还行对吧
就是包括各种各样的模型
在什么阶段它比较符合
那么这个的话呢
就很容易理解了
那么这就更加清楚的就是
去看出来不同的这个尺度
或者是不同的结构
就是它层流火焰
和湍流火焰之间的关系
很容易看出来
它是非常好的一个线性关系
那么我们拿一个例子来看
就是一个内燃机
内燃机是一个非常典型的
那么它的火焰传播速度
我们怎么来进行求解
那么我们用一个激光多普勒呢
测定它的平均的和速度
那么我们得到
它的一个基本的条件
比如它的温度压力速度
以及当量比一般都是一
那我们可以用Klimov
丹姆克尔数
这种计算都可以来算
算一下你就会发现
比如Damkohler最最简单了
对吧
就是SL加上Vrms
刚才Vrms三米每秒对吧
一加起来多少
是4.624米
你如果你用
Clavin那个公式去算的话
算出来8.8米
两个结果怎么样
差不多 差一倍
别看差一倍
觉得差别很大
实际上在我们湍流研究里边
这个结果相差应该还不错的
-1.1 我们为什么要学习燃烧理论
-1.2 什么是燃烧:定义与现象
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-2.1 概述
--概述
-2.2 状态参数复习
--状态参数复习
-2.3 热力学第一定律
--热力学第一定律
-2.4 反应物和生成物的混合物
--燃烧焓与热值
--例题
-2.5 绝热燃烧温度
--定压绝热燃烧温度
--定容绝热燃烧温度
-2.6 化学平衡
--第二定律的讨论
--吉布斯函数
--复杂系统(选修)
-2.7 燃烧的平衡产物
--全平衡(选修)
--水煤气反应的平衡
--压力影响
-2.8 应用
--例题
--烟气再循环
-2.9 小结
--小结
-第二章 燃烧与热化学--第二章作业
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--部分平衡
-4.5 简化机理(选修)
--简化机理(选修)
-4.6 催化和非均相反应(选修)
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-5.3 一氧化碳的氧化
--一氧化碳的氧化
-5.4 高链烷烃的氧化
--三步机理
--八步机理
-5.5 甲烷燃烧
--复杂机理和起源
--甲烷燃烧动力学
--高温反应途径分析
--低温反应途径分析
-5.6 氮氧化物
--氮氧化物的危害
-5.7 小结
--小结
-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散(选修)
-7.4 动量守恒方程(选修)
-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-9.1 概述
--概述
-9.2 无反应的恒定密度层流射流
--物理描述
--求解
--两个例子
-9.3 射流火焰的物理描述
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--两个例子
-9.6 碳烟的形成和分解
--碳烟的形成和分解
-9.7 对冲火焰(选修)
--对冲火焰(选修)
-9.8 小结
--小结
-第九章 层流非预混火焰--第九章作业
-10.1 概述
--概述
-10.2 液滴蒸发的简单模型
--基本假设
--气相分析
--气液界面能量平衡
--液滴寿命
-10.3 液滴燃烧的简化模型
--假设
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--例题
--扩展到对流条件
-10.4 一维蒸发控制燃烧
--物理模型和假设
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-12.1 概述
--概述
-12.2 湍流现象与描述
--湍流的现象与描述
-12.3 湍流尺度
--湍流尺度
-12.4 湍流模型
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--火焰稳定
-12.6 湍流非预混火焰
--射流火焰
--火焰长度
-12.7 湍流燃烧小结
--湍流燃烧小结
-课程总结
--课程总结