宽压力范围受限复杂流动条件下的湍流火焰结构研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91541123
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Based on the complex flow conditions and the development trend of the high-pressure, high-temperature and low-emission combustion for the combustors of gas turbine engines, a combustor of optical permeability coupled with strong swirling flow and high-speed parallel and cross jets is proposed for the fundamental study of high-pressure turbulent combustion. By adjusting the flow distribution of swirling, parallel and cross jets, the simple flame or the complex turbulent flame of the radial staging, the axial staging, and the high-speed jet mixing can be implemented. First, the experimental study on the cold flow fields and the turbulent flame structures in the combustor with pressure up to 1.0 MPa is conducted, for the development and validation of the turbulence-combustion model and the real mathematical model of the combustor. Then, the CFD simulation is performed to study systematically the effects of pressure, swirl intensity, jet velocity, and equivalence ratio on the turbulent mixing and the flame structure in the combustor with pressure up to 4.0 MPa. The influence mechanism of the turbulence-chemistry interaction is analyzed, the pressure normalization guideline for the turbulent flame structure is summarized, and the link between low-pressure and high-pressure combustion is established. This project is expected to better understanding of the complex turbulence-combustion interaction within the confined space, and the accumulation of advanced measurement technology for the high-pressure turbulent combustion, providing theoretical support for the technology development of advanced engine combustors.
针对燃气涡轮发动机燃烧室的复杂流动条件以及高压、高温升低污染燃烧的发展趋势,抽象出强旋流、高速平行射流、交叉射流耦合的具有光学通透性的燃烧室进行高压湍流燃烧基础研究。通过调节旋流、平行射流、交叉射流的流量分配,既可以实现简单火焰,又可以实现径向、轴向分级、高速射流掺混等复杂湍流火焰。首先在1.0 MPa压力范围内,实验研究燃烧室的冷态流场和湍流火焰结构,用于发展和验证湍流燃烧模型及燃烧室真实数理模型。然后在4.0 MPa压力范围内,采用计算流体力学模拟系统地研究压力、旋流强度、射流速度、当量比等对燃烧室湍流掺混特性和火焰结构的影响规律,分析提炼湍流与化学反应相互作用影响机理,总结湍流火焰结构的压力模化准则,建立低压与高压燃烧之间的联系。本项目有望深入理解受限空间内复杂湍流和燃烧的相互作用机理,并积累高压湍流燃烧的先进测量技术,为先进发动机燃烧室技术研发提供理论支撑。

结项摘要

燃烧室发展趋势为高压、高温升、低污染燃烧,其流场结构具有强旋流、高速射流、强烈回流等特征,有必要开展高压和复杂流动条件下的湍流火焰结构研究。本项目主要研究了旋流扩散燃烧器、旋流预混燃烧器、模型燃烧室在不同压力条件下的湍流火焰结构,以及旋流、平行射流、交叉射流耦合的燃烧室和轴向分级燃烧室的燃烧特性,压力对湍流火焰结构的影响机理及模化准则。获得了加压的旋流扩散燃烧实验数据,对湍流燃烧模型在加压条件下进行了验证。获得了宽压力范围内三种燃烧室燃烧及排放特性的模拟计算数据,发现三种火焰结构随压力的变化具有相似的规律。在轴向分级和交叉射流条件下的火焰结构具有不同于简单火焰的优良特征,能够降低高当量比燃烧的污染物排放,具有良好的应用前景。从多种模拟数据总结出火焰结构压力模化需要满足流动和热力学两个准则条件,其中流动临界条件为出口雷诺数高于100000,而热力学条件为压力高于0.5 MPa,这对燃烧室的设计和试验具有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Numerical analysis of operating conditions for establishing high-density circulating fluidized bed by CPFD method
CPFD法建立高密度循环流化床操作条件的数值分析
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2018.07.012
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Powder Technology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Qiao Ma;Fulin Lei;Yunhan Xiao
  • 通讯作者:
    Yunhan Xiao
Influence of Solids Circulation Flux on Coal Gasification Process in a Pressurized High-density Circulating Fluidized Bed
加压高密度循环流化床固体循环流量对煤气化过程的影响
  • DOI:
    10.1007/s11630-018-1059-3
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Journal of Thermal Science
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    ZHANG Yawen;LEI Fulin;XIAO Yunhan
  • 通讯作者:
    XIAO Yunhan
Experimental and numerical studies of pressure effects on syngas combustor emissions
压力对合成气燃烧器排放影响的实验和数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2016.03.026
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Hanlin Wang;Fulin Lei;Weiwei Shao;Zhedian Zhnag;Yan Liu;Yunhan Xiao
  • 通讯作者:
    Yunhan Xiao

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其他文献

基于交叉射流与切向旋流的CH4柔和燃烧特性对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊燕;刘艳;雷福林;肖云汉
  • 通讯作者:
    肖云汉
基于交叉射流与切向旋流的CH_4柔和燃烧特性对比
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊燕;刘艳;雷福林;肖云汉
  • 通讯作者:
    肖云汉
煤粉柔和气化炉内流动特性数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    动力工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢文朝;雷福林;肖云汉
  • 通讯作者:
    肖云汉
循环流化床三维全循环模拟及实验验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雪瑶;雷福林;吴学智;徐祥;阳绍军;温雨鑫;肖云汉
  • 通讯作者:
    肖云汉

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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