● 摘要
煤油是一种常见的液体燃料,在航空发动机和工业装置中有广泛的应用,开展煤油液滴的蒸发燃烧研究对于减少污染排放和提高燃烧效率具有重要的意义。研究还发现,添加乙醇的煤油燃料在受到高温加热时,乙醇热分解形成的氢气含量比煤油要高的多,氢气具有热值高、火焰传播速度快、点火能低等特点,而甲烷和乙烯的浓度降低的程度并不大,这对燃烧是有利的,可以提高发动机的燃烧性能。当飞机处于急转弯时,液滴在燃烧室内会受到较大的离心力作用,燃烧现象可能会有所改变。本文目的是实验研究煤油液滴和煤油与乙醇混合液滴的蒸发燃烧特性,并数值模拟液滴在受到较大离心场作用时的火焰形状。
通过实验和数值模拟研究发现:
煤油液滴的湿球温度,在同一压力下,随环境温度升高而升高。在较高环境温度下,也比对应压力下的饱和温度低。压力升高,湿球温度升高。在较低的环境温度下,煤油液滴的蒸发常数随着压力的升高而减小,在较高的温度下燃料液滴的蒸发常数随着压力的增加而增加。并且在较高的环境温度下,燃料液滴的蒸发常数将会发生量级上的变化。
随着混合液滴中酒精含量的增加,液滴发生着火时所对应的无量纲直径减小,随着环境温度的增加,混合液滴发生着火时所对应的无量纲直径变大。
随着混合液滴中酒精浓度的增加,液滴发生微爆的可能性增大,环境温度的升高对混合液滴的微爆现象有一定的促进作用。
离心力和重力越大,偏转角越大。离心力场液滴火焰的形状和大体位置和等载荷的重力场情况一致,但是在高温区大小等有所差别。