当前课程知识点:燃烧理论 > 第十二章 湍流燃烧入门(选修) > 12.6 湍流非预混火焰 > 射流火焰
好 前面呢
我通过几节介绍了一下
湍流预混火焰
我们一般的这个处理方法
那么主要的方法的话呢
通过丹姆克尔数 雷诺数
包括它的长度尺寸给它区分开
区分开呢
选用不同的模型的方法呢
去进行求解
那么下面呢我们来看一看
湍流的非预混火焰
大概是一种什么样的现象
应该说非常简单的
给大家做一个介绍
这张图的话呢
就非常典型的乙烯的火焰
它在空间当中燃烧
你先看最后一张图
最后一张图
你看上去什么有点像我们
日常看到那种火焰的样子
它实际上是一个什么
连续曝光四秒钟
得到的一个火焰的情况
那真实的火焰
如果你非常瞬间的拍照
比如非常快速的拍照
前面三张实际上
就是这样的结果
你会发现这个火焰什么
非常不规则
而且
是不一样的
它瞬时瞬间都在发生变化
这是一个非常典型的现象
那么针对这样的现象的话呢
那么Mungal他实际上运用
就有一个办法
就是运动体积再现的
电脑的图像记录法
来研究这个总体的结构
这个就是它的一个基本方法
用这个技术
来做的这么一个特点
左边这个还是一个
乙烯的射流火焰
他主要是研究顶部的
这旋涡的这个再现的技术
右边的是这个旋涡的一组
是三维的图
你就可以看出来
它这个涡的这个运动的轨迹
那么这是一张
装满了氢气的火焰
但这个里边测到的是什么
是OH
跟刚才一样
你最右边那个是什么
是一个时间比较长的
一个曝光的过程
所以他看上去
好像很稳定
就有点跟我们感觉是一样的
而左边这四张图的话呢
实际上都是一些瞬间的图
测的什么呢
是OH的(分布)情况
你可以看出来
它一开始是非常窄的一个区域
开始变扩大
它有一种回旋的这种感觉
都不断的在涡的作用底下
会产生各种各样的回旋
那么到了顶部的话呢
出现一个高温区
很大的一个高温区
也是OH被消耗的区域
最后就消失了
这是一个非常典型的
这个氢氧根
或者我们叫羟基 OH基
它的一个瞬间的
和这个平均的一个情况
你可以看出来
它这个火焰的结构
会是怎么样子的
这是显示的一个喷嘴的
一个剪切力的火焰
底部上升的一个过程
这是一个火焰的一个现象
看上去很漂亮
火焰真的是可以看出很多很多
特别是湍流的火焰
可以产生各种各样漂亮的结构
从这个图你可以看出来
我这个火焰的高度
在湍流的区域
几乎跟湍流(强度)增加
就是比如流量增加
实际上相当于什么
湍流雷诺数的增加
它就不会变化
这个跟我们层流
有点类似的现象
也就湍流的增加
它的燃烧速度什么样
燃烧的强度也在增加
呈比例增加的话
整个高度怎么样
几乎保持不变
虽然流速增加
实际上流速增加了以后
化学反应的速度也在增加
保证整个在这个区域里边
能够烧掉
这是一个非常非常有意思的现象
当然再大了以后
它还是有一点上升
但总的来说几乎不变
这个希望大家有一个概念
这是另外一个火焰的现象
就是这种叫 lift off
我们叫推举火焰
或者叫射流火焰
你看它推举到一定的口子以外
它就很稳定
当流速特别大的时候
当然火焰就会吹熄
就是它在一个非常
有意思的这个临界的状态
在推举和吹熄这个过程当中
应该是两个非常重要的
临界状态
那么大家要知道
就说火焰除了
附着在喷口以外
它喷上去了
到了上面
它可以在空中也悬浮着
也可以有一个稳定状态
最后当然再加大
就把它吹掉了
这种现象希望大家能够理解
这是各种各样的湍流里边
特别有用的现象
那么针对这种
非预混火焰的方法的话呢
实际上我们可以引进一些
简化的分析方法
那么它的方法的话呢
不像刚才说的那个
层流预混火焰可以区分很多
我可以用一般性的方法呢
来进行研究
那么这里边呢
我不做详细介绍
实际上这个方必
跟层流预混火焰
非常非常相似
只是那个混合物分数怎么样
我这里边用混合物分数的
平均量和它的脉动量怎么样
它的脉动量的均方根
增加了一个参数
我们整个的话呢
就能够把它进行求解出来
实际上你会发现
如果我们是简单化学反应
就是化学反应速度非常快的时候
那 混合物分数
就是f跟t平均值
也同样是非常好的
一个线性的关系
但你要知道
如果f是有一撇的
t也有一撇之间
它同样会有这样的关系
这个非常有意思就可以求出来了
那我这个就是用这样的模型
可以求出来
射流火焰的
用特定的这个混合长度模型
计算出一个混合分数
随着高度
整个空间的一个变化的规律
如果(f/fs)等于1
f等于1怎么样
就是它的火焰的长度的位置
是不是
火焰长度
(f/fs)等于0.5的话
说明它的(混合物分数)小的
越大怎么样
它容量越大
但是它实际上的情况
它在一个区间
1实际上是一个平均值
对不对
所以我们能够把它的平均值
它的脉动求出来的话
我们整个火焰结构呢
也能够表示出来
这个就是我们的一般性的方法
-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