2025年, 第31卷, 第01期　
刊出日期：2025-02-25

  

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  主燃级参数对中心分级燃烧室NO_x排放的影响规律研究

  王季成, 林宇震, 韩猛, 王瑜琢, 韩啸, 王建臣

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 1-7.

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  针对中心分级燃烧室，通过高温高压实验研究了主燃级旋流数、出口轴向速度、套筒张角等主燃级结构参数和压力、温度、油气比、分级比等气动参数对NO_x排放的影响规律．结果表明，主燃级旋流数0.7头部方案的NO_x排放最少；随着主燃级出口轴向速度的增大，NO_x的排放减少；在20°～30°范围内，随着主燃级套筒张角变大，NO_x的排放增多．主、预燃级同时工作时，主燃级旋流数0.9头部方案的主燃级NO_x的排放最少，主燃级出口轴向速度70 m/s头部方案的NO_x排放最少；在20°～30°范围内，随着主燃级套筒张角变大，NO_x的排放减少.
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  轧钢油泥与典型危废配伍焚烧特性研究

  杨浩冉, 艾泽健, 谢斌, 李谦, 周文浩, 李海龙

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 8-15.

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  针对多源危险废物在协同焚烧过程中存在复杂的燃烧特性和交互反应，通过原料配伍和热重实验研究了轧钢油泥、油漆渣和树脂共混物的燃烧特性、动力学参数及相互作用，并通过建立人工神经网络模型（ANN）预测协同作用效果．研究表明：油泥Ⅰ、油泥Ⅱ、油漆渣、废树脂质量分数分别为20%、25%、40%和15%时共混物综合燃烧性能最佳，其最大失重速率为9.77%/min，并且提高加热速率有利于提升共混物燃烧性能．由动力学分析得到配伍3共混物活化能的变化趋势，在转化率为0.5时达到最大，随后急剧减小．此外，ANN9-10模型的训练和测试R²高达0.99，通过与实验结果对比验证，基本满足对相互作用效果的预测，该模型可以逆向指导和优化实验设计．
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  双喷油器大角度喷雾碰撞模拟与试验研究

  李晓捷, 王兆文, 胡谊, 王亮, 汪安稳, 成晓北

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 16-26.

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  为提高柴油机升功率，高功率密度(HPD)柴油机采用双喷油器．但在高温环境(1 200 K)下，过多的燃油量不仅增加了燃烧当量比，而且缩短了滞燃期，使燃油未充分雾化就开始着火，从而导致燃烧恶化现象．组织喷雾碰撞能一定程度上促进油气混合、缓解燃烧恶化，目前碰撞喷雾相关研究中喷雾的碰撞角度较小，且主要针对喷雾雾化．为进一步提高超高功率密度柴油机的燃烧效率，本文基于可视化定容燃烧弹(CVCC)探究了双喷油器大角度碰撞喷雾(90°、120°、150°、180°)的雾化和碳烟生成特性，并利用Star-ccm+软件对喷雾碰撞进行了模拟．研究发现，任意角度喷雾碰撞的动能损失均可以通过180°对撞喷雾的动能损失预测，并基于此提出喷雾碰撞的动能损失模型．实验表明，随碰撞角度增加，碰撞后喷雾区域湍动能增强，雾化改善，燃烧品质提升，碳烟峰值减小，碳烟氧化速度加快．
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  不同金属对喷气燃料热氧化沉积的影响

  赵旭东, 韩之雄, 贾贞健, 周伟星

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 27-34.

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  冷却通道壁面上的金属对航空煤油热氧化沉积过程有一定的促进作用．针对航空煤油在金属表面的氧化结焦情况，设计了金属基底氧化沉积实验系统，研究了不同金属对航空煤油氧化沉积的影响．实验结果表明，Fe基底表面沉积量显著高于其他4种基底，沉积量为5.2 mg，而Cu和Ti表面沉积仅为0.8 mg和0.4 mg,Fe、Cr和Ni促进了脱氧和脱氢过程，并显著消耗含氧物质，而铜对喷气燃料的氧化作用最强，生成大量含氧组分，烯烃等物质被氧化后生成更多的醇和烷烃．
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  基于卷积神经网络的火箭冲压组合发动机燃烧流场重构

  高屹, 刘冰, 张至斌, 朱韶华, 朱梦豪, 秦飞

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 35-45.

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  本文提出一种基于卷积神经网络架构的燃烧流场重构模型，旨在从低分辨率温度场中重构得到具有复杂流场特征的火箭冲压组合发动机二维温度场．通过大涡模拟方法获得了4种不同构型燃烧室的湍流燃烧流场数据集，使用其中3组构型作为训练集，并对另一个构型燃烧室温度场的重构结果进行分析，以对重构神经网络模型进行验证．研究结果表明，该温度场重构模型可以有效从低分辨率温度场中重构得到二维高分辨率温度分布，在中心火箭后缘主要燃烧区域的温度场重构平均误差小于5%，重构精度高于双三次插值算法．本研究数据集和模型可为后续实现组合发动机燃烧状态的智能感知和调控提供支撑．
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  通风管道作用下烟气跨舱室蔓延规律研究

  刘众擎, 何宏舟, 庄煌煌, 陈言桂, 赖迪蒙

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 46-53.

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  船舶舱室通风依赖通风系统，但通风管道极有可能成为火灾中烟气蔓延的隐蔽路径，从而造成火灾烟气的大面积扩散．本文针对船舶双舱室火灾中烟气跨舱室蔓延问题，考虑通风管道和走廊两种烟气蔓延路径，结合1/2尺度实验和数值模拟，通过分析火源舱室和毗邻舱室内温度和烟气流动的基本特征，重点探究了通风管道在烟气跨舱室蔓延过程中的作用．结果表明，在热浮力作用下，烟气将经通风管道更早进入毗邻舱室，流入的高温烟气主导毗邻舱室环境的同时限制走廊内烟气的流入．同时，通风管道内的烟气质量流率随两舱室间压力差增加而显著增加，且呈负指数关系．经计算，经通风管道蔓延的烟气质量流率约占实验平台流出烟气总流率的30%.
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  积木型变孔隙泡沫陶瓷的传热特性研究

  王恩宇, 姜洪来, 唐世乾

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 54-61.

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  为了研究积木型变孔隙泡沫陶瓷的传热特性，采用稳态平面热源法，在分析热源温度对积木型泡沫陶瓷接触热阻影响的基础上，给出了孔密度梯度、厚度梯度和平均孔径对积木型泡沫陶瓷有效导热系数的影响变化规律．结果表明：积木型泡沫陶瓷的接触热阻，随着热源温度的增加而降低，接触热阻占比也随之降低，减小幅度最大可达10.2%；在沿热流方向孔密度梯度变化相同时，随着积木型泡沫陶瓷平均孔径逐渐增加，有效导热系数也随之增加；当平均孔径相同时，沿热流方向孔密度递减而厚度递增型的积木型泡沫陶瓷有效导热系数最大；与沿热流方向孔密度梯度变化影响相比，积木型泡沫陶瓷平均孔径变化影响相对较小．
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  航空发动机五头部燃烧室中的喷雾与点火研究

  于博文, 陈涛, 刘德文, 夏溪, 王国情, 徐亮亮, 齐飞

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 62-73.

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  多头部点火是航空发动机贫燃预混预蒸发(LPP)燃烧室开发的关键过程．为探究五头部燃烧室点火初期至火焰完全传播至整个燃烧室的点火联焰机制，建立了一套包含5个直线阵列LPP喷嘴的可视化燃烧实验系统．基于高重频高能脉冲串激光系统，采用10 Hz PLIF/PMIE和10 kHz PIV及2 kHz OH*自发光高速成像等可视化测量技术，研究了空气流量(110～250 g/s)和油气比(0.032～0.066)对喷雾流场特征和点火联焰特性的影响规律．结果表明，燃油压力和空气流量的变化显著影响喷雾场的MIE、LIF信号分布及燃油雾化效果．随着燃油压力的增加，喷雾液滴粒径与数密度上升，液滴速度脉动减弱导致湍动能降低．相反，空气流量增加促进了燃油雾化，降低液滴间速度差，进而减小湍动能．在点火及联焰过程中，空气和燃料的流量是关键参数，空气流量250 g/s时火焰传播迅速，多头部火焰能在150 ms内迅速被全部点燃；而流量降低至200 g/s时，火焰传播速度较慢，多头部联焰时间大于500 ms，并且存在无法全部点燃的风险．
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  PZ-MDEA混合胺溶液脱碳的量子化学研究

  王禧雯, 樊俊杰, 毕德贵, 席文洁, 洪贤康, 刘磊

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 74-80.

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  基于DFT和过渡态理论，在B3LYP/6-31+G（d）水平上研究了PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的反应机理，并进行了分子轨道分析．结果表明，在PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的过程中，PZ直接吸收CO₂生成两性离子（PZH+COO-）的反应最容易发生，是CO₂捕集的主要反应路径；两性离子可以与PZ、MDEA或H₂O发生去质子化反应，其中与MDEA反应的能垒相对最低．通过对比分析发现，两性离子与MDEA反应一方面可以大大降低MDEA质子化反应活化能，另一方面中间产物PZCOO^-与PZH⁺、H₂O的反应可以实现PZ的循环，维持CO₂的高效吸收．此外分子轨道分析发现PZ-MDEA混合胺的分子轨道能量差值最低（5.95 eV），同样表明PZ对MDEA吸收CO₂存在活化作用．
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  旋流器参数对燃烧不稳定边界影响研究

  葛鑫坤, 王旭怀, 刘勇, 张祥, 杨晨, 宋智涌

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 81-93.

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  以单级轴向旋流丙烷扩散火焰模型燃烧室为研究对象，对不同旋流数、不同进气雷诺数的扩散火焰不稳定燃烧的振荡边界变化规律进行了研究．并对试验结果采用快速FFT、峭度分析及POD分解等方法进行分析，重点分析了旋流数对扩散火焰振荡边界临界当量比的变化趋势影响．试验结果表明：系统从稳定燃烧状态过渡为振荡燃烧状态的临界当量比随着旋流数的增加而逐渐增加，同时也随着空气进气雷诺数的增加而增加，即旋流数越大或雷诺数越大，稳定燃烧区域越窄，越容易产生燃烧不稳定．此外也发现振荡边界的压力脉动主频会随着旋流数的增加而增加，同样也会随着雷诺数的增加而增加．
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  随燃尽率变化的燃煤锅炉辐射特性研究

  张子贤, 常珂, 陈文娟, 罗自学, 程强

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 94-103.

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  针对燃烧模拟中颗粒辐射特性精确度不高、燃煤锅炉辐射特性计算十分复杂的问题，建立了一种新的单颗粒煤粉燃尽模型，该模型拟合了多煤种随燃尽率变化的密度比和直径比．以焦作煤为例，利用Mie理论计算了煤颗粒的吸收、散射效率，进一步考虑煤粉粒子群计算了吸收、散射系数．以此为基础，通过用户自定义函数(UDF)将模拟中颗粒发射率和散射因子分别修正为多项式模型和线性模型，与现场检测结果比较验证，研究了随燃尽率变化的燃煤锅炉辐射特性．结果表明：各煤种燃尽过程中密度变化较大，完全燃尽时粒径缩小至50%～70%．颗粒发射率在燃尽前中期从0.897开始略微上升，末期急剧下降．上述修正后与现场断面温度检测的误差从6.07%下降至2.96%，与实际情况更加吻合．
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  辐照和氧体积分数对火箭煤油火灾危险性的影响

  杨泽华, 李朝莹, 余光辉, 姚文彬, 陆守香

  燃烧科学与技术. 2025, 31(01): 104-110.

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  针对发射场等特殊富氧场所存在的富氧燃烧火灾场景，使用火焰蔓延量热仪研究了辐照强度和氧气体积分数对火箭煤油点燃时间、热释放速率等火灾危险性参数的影响.结果表明：初始油量相同时，辐照强度越大，火箭煤油的点燃时间越短，热释放速率越大，辐照强度30 kW/m²时的峰值热释放速率为5 kW/m²时的3倍；氧气体积分数对热释放速率的影响更为显著，60%氧气体积分数下的峰值热释放速率可达空气中的6倍以上．并计算了火灾性能指数和火灾增长指数，可为富氧环境中火箭煤油的着火爆炸风险评估与控制提供参考.