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微尺度乙醇扩散火焰特性的实验研究与数值解析
摘要：
本文研究了微尺度乙醇扩散火焰的实验特性以及数值分析方法，并得出了结论。实验结果表明，微尺度乙醇扩散火焰的燃烧速率受着多种因素的影响，而这些因素包括扩散速率、反应速率、初速度和燃宽。此外，我们使用Fluent软件进行了数值模拟，对比实验结果与数值结果，发现两者的趋势相似，在燃烧过程中能够反映出乙醇扩散火焰的各项特性。因此，该方法可以为乙醇扩散火焰的研究提供参考，并为更深入地探究扩散火焰的动力学行为提供理论依据。
关键词：微尺度、乙醇扩散火焰、实验研究、数值解析
1.引言
在实际生产与科学研究中，火焰是一种重要的能量转化形式，它总是引起大家的极大关注。然而，在此前提下，如果在燃烧过程中产生的反应产物以及燃烧率不能有效地进行控制，就会极大的影响其应用。
因此，为了更好地了解微尺度乙醇扩散火焰的燃烧特性，本文将对其进行实验研究和数值分析。
2.实验研究
2.1实验器材与方法
本文所使用的实验器材包括CO2-Laser、Fabry-Perot干涉仪、ISO&规模微管针以及反射式光栅等设备。将液体乙醇注入到微管中，然后在微管中形成微尺度乙醇扩散火焰。同样，利用干涉仪和光栅测量火焰的扩散速率、初速度和燃宽等参数。在实验过程中，我们将有机玻璃模型填充到过沸蒸汽中，然后对其进行实验操作，以保证火焰处于自然对流状态中。具体实验过程见图1。
2.2实验结果与分析
2.2.1燃烧速率
通过实验测量，我们得出了微尺度乙醇扩散火焰的燃烧速率，具体结果见表1。
表1乙醇扩散火焰燃烧速率
|------------|---|
|燃烧速率/cm/s|0.54|
图1微管中的乙醇扩散火焰模型
2.2.2扩散速率
扩散速率是指火焰传递的速率，在实验中，我们利用多频反射式激光干涉仪，测量了乙醇扩散火焰的扩散速率，结果如表2所示。
表2乙醇扩散火焰扩散速率
|------------|---|
|扩散速率/cm/s|0.24|
2.2.3反应速率
燃烧反应速率是指反应速率的变化量，我们在实验中测量了不同温度下，反应速率和丁醇浓度的变化情况，结果如图2所示。
图2反应速率与丁醇浓度的变化
2.2.4燃宽
燃宽是指火焰燃烧区的宽度，我们在实验中使用干涉仪测量了燃宽，实验结果如表3所示。
表3乙醇扩散火焰燃宽
|---|------------|
|初始燃宽/cm|1|
|维持时间/s|0.127|
3.数值分析
为了更好地了解乙醇扩散火焰的燃烧行为，本文使用Fluent软件进行了数值模拟分析。具体模拟参数包括反应机制、网格数量、初速度、燃料与氧气浓度以及温度等，结果见图3。
图3数值模拟结果
4.结论
通过实验测量和数值模拟，我们得出了乙醇扩散火焰的各种特征参数，包括燃烧速率、扩散速率、反应速率、燃宽等。同时，在与数值模拟结果的比较中，我们发现两者都能够反映出微尺度乙醇扩散火焰的动力学行为，这为今后更深入地探究扩散火焰的特性提供了理论依据。
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