甲烷氢气预混火焰传播及火焰锋面胞状结构特性研究的开题报告.docx

甲烷氢气预混火焰传播及火焰锋面胞状结构特性研究的开题报告
一、选题背景及研究意义
甲烷和氢气是重要的燃料，在工业生产和能源生产中有广泛的应用。因为甲烷分子中含有大量碳-碳键和碳-氢键，因此甲烷和氢气混合燃料在高温高压下的燃烧反应是非常复杂的，且通常会产生一些有害物质。近年来，传统的传热燃烧研究逐渐向火焰动力学和火焰化学方向转变。因此，对甲烷氢气预混火焰的传播及火焰锋面胞状结构特性进行研究，对于深入了解这种混合燃料的燃烧过程，探究其火焰燃烧机理具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究内容及方法
本研究的主要内容是探究甲烷氢气预混火焰的传播规律及火焰锋面胞状结构特性。本研究将采用实验和数值模拟相结合的方法进行研究。
（一）实验方面
首先，我们将选择针对甲烷和氢气两种燃料分别进行实验研究，燃烧器采用一个直径为10mm、长为230mm的圆形管道，通过两端容量恒定的质量流量控制器，控制甲烷和氢气的混合比例，并以定量的混合比进行燃烧。实验室将分别测试甲烷氢气混合比在0%~90%范围内的燃烧特性，包括最大燃烧温度、最大热释放速率、最大压力等参数，并通过高速摄影技术记录燃烧过程中火焰传播情况及火焰锋面胞状结构的形成发展过程。
（二）数值模拟方面
将采用各种实验数据来源的理论方法，建立数值模型，通过计算流体力学数值分析（CFD）方法来模拟甲烷氢气混合物的燃烧过程，定量研究混合物的燃烧行为，包括火焰传播速度、火焰温度分布、气体组分分布、速度场分布及激波等特性，从而分析燃烧反应机理和火焰锋面胞状结构的形成机制。
三、预期研究成果
通过实验和数值模拟的比较分析，我们将获得完整的甲烷氢气预混火焰的传播规律和火焰锋面胞状结构特性，深入探究混合燃料的燃烧过程和机理，为混合燃料的应用提供重要的参考意见，并为相关领域燃烧技术研究提供理论和技术支持。