《合成氣火焰基礎特性和化學反應動力學機理研究》是依託西安交通大學，由王金華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：合成氣火焰基礎特性和化學反應動力學機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王金華
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目利用定容燃燒彈實驗裝置測量合成氣層流火焰速率，通過火焰表面蜂窩狀結構的定量分析闡明富含氫氣對合成氣火焰內在不穩定性影響機理。利用化學激波管實驗平台測量混合氣著火延遲期，獲得激波管實驗中OH*、CH*、CO燃燒中間產物濃度曲線。採用CHEMKIN軟體計算合成氣火焰和激波管實驗著火過程，通過上述層流火焰速率、著火延遲期和激波管實驗中燃燒中間產物濃度等實驗數據，結合化學反應動力學模擬，分析富含氫氣對合成氣燃燒化學反應的影響規律和機理，評價現有合成氣化學反應機理，提出修正機理。本項目系統的基礎研究工作將提供寬廣條件下合成氣層流火焰速率和著火延遲期實驗數據，提出基於實驗數據的合成氣化學反應修正機理，同時，闡明富含氫氣對合成氣火焰內在不穩定性的影響機理，具有重要的科學意義。本項目研究獲得的實驗數據、化學反應機理和火焰不穩定性機理可以用於指導實際燃燒器的設計和最佳化，具有重要的工程價值。
結題摘要
本項目利用定容燃燒彈和球形發展火焰法，測量了CO/H2/CO2/O2混合氣層流火焰速率，評價了大比例CO2稀釋下輻射對層流火焰速率的影響。分析了CO2/O2燃燒方式下，大比例CO2稀釋對CO/H2/CO2/O2混合氣火焰穩定性的影響規律和機理。揭示了大比例CO2稀釋對火焰輻射特性的影響規律。分析了CO/H2/CO2/O2混合氣化學反應路徑。闡明了合成氣著火延遲期與壓力變化的非線性關係。獲得了大比例CO2和H2O稀釋條件下合成氣層流火焰速率。闡明了CO2和H2O稀釋對合成氣層流燃燒的熱稀釋和化學稀釋效果。發現了CO2和H2O稀釋對合成氣燃燒化學反應影響顯著差異的基元反應。利用OH-PLIF雷射診斷技術和高壓燃燒實驗平台，獲得了高壓下（0.5MPa）合成氣預混湍流火焰前鋒面OH-PLIF圖像。通過OH-PLIF圖像處理，獲得了高壓下合成氣預混湍流火焰前鋒面尺度信息。闡明了合成氣預混湍流火焰前鋒面尺度，層流火焰尺度和湍流尺度之間的耦合作用規律和機理。獲得了CH4/H2/air瞬時預混湍流火焰前鋒面OH-PLIF圖像。基於Matlab自主開發了OH-PLIF圖像處理程式軟體，獲得了預混湍流火焰前鋒面尺度信息和火焰面密度。闡明了摻氫和湍流強度對預混湍流火焰前鋒面尺度，層流火焰尺度和湍流尺度之間的耦合作用規律和機理。 項目研究工作中積極參與國際交流，在燃燒和能源領域著名期刊發表SCI論文11篇，其中在燃燒學頂級期刊Proceedings of the Combustion Institute上發表論文1篇，Combustion and Flame上發表論文1篇，並成功獲得國家自然科學基金青年-面上連續資助項目（基於IGCC的合成氣預混湍流燃燒特性基礎研究，No. 51376004，80萬，王金華，起止年限：2014.01-2017.12）。獲得教育部自然科學一等獎（內燃機清潔替代燃料燃燒理論與套用，項目負責人排名第2，2013年），獲得全國百篇優秀博士論文提名獎（No.2011200，2011年），獲得JSPS（日本學術振興會）外國人特別研究員資助（P10063，2010年）。研究工作對提升我國在國際燃燒學術界影響發揮了一定的作用，同時為項目負責人後續深入研究打下了堅實的基礎。
