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各地房改过 第八章 湍流预混火焰 提 纲: 研究湍流火焰的目的 湍流火焰的特点 湍流火焰的特点 提 纲: 第二节 湍流预混火焰传播图域 提 纲: 第三节 湍流预混火焰传播速度确定 提 纲: 谢 谢！ * * 8.1 湍流预混火焰传播 8.2 湍流预混火焰传播图域 8.3 湍流预混火焰传播速度确定 8.4 湍流火焰传播速度影响因素 工程中的燃烧装置多是湍流燃烧 确定湍流特性对火焰传播的影响 第一节 湍流预混火焰传播 雷诺数 直管段中: Re＜2300时，层流; 混气的流动为紊流时， Re＞3200时火焰为紊流火焰。 火焰长度缩短，焰锋变宽，并有明显的噪声，焰锋不再是光滑的表面，而是抖动的粗糙表面，火焰传播快（层流的好几倍） 湍流火焰： 火焰锋面光滑，焰锋厚度很薄，火焰传播速度小。(20～100cm/s) 层流火焰： 发光区 清晰明亮 发光区 模糊不清 多张纹影照片中瞬时火焰边界轮廓线的叠加 具有不同燃烧速率的湍流火焰表面 窄缝燃烧火焰表面 湍流火焰传播速度----是指湍流火焰前沿法向相对于新鲜可燃气运动的速度，可用流经火焰的可燃预混气的体积流量 除以湍流火焰的表观面积 来表示 湍流预混火焰传播可以描述为在湍流流动中传播的薄的层流预混火焰。湍流流动使火焰发生了扭曲，扭曲的程度则取决于当地的湍流程度。 – 湍流火焰表面积的确定是关键。 在圆筒状燃烧器上测得的雷诺数对湍流火焰传播速度的影响 湍流火焰比层流火焰传播快的原因： （1）湍流流动使火焰变形，火焰表面积增加，因而增大 了反应区； （2）湍流加速了热量和活性中间产物的传输，使反应速 率增加，即燃烧速率增加； （3）湍流加快了新鲜混气和燃气之间的混合，缩短了混 合时间，提高了燃烧速度。 湍流火焰理论正是基于以上概念发展起来的。 湍流火焰传播理论主要有两种： （1）表面皱折理论（邓克尔和谢尔金） （2）容积燃烧理论（萨默菲尔德和谢京科夫） 湍流特性参数 流体微团的平均脉动速度与主流速度之比。 在湍流中不规则运动的流体微团的平均尺寸，处于宏观量级。 湍流尺度l ： 湍流强度? ： 若 l ? （层流焰面厚度）为小尺度湍流，反之为大尺度湍流。 若 u’ un（层流火焰传播速度）为强湍流，反之为弱湍流。 均匀、各向同性的湍流流场，可以用两个特征量表示湍流特征：湍流尺度和湍流强度。 描述紊流的运动速度为： —平均速度， —瞬时脉动速度， 8.1 湍流预混火焰传播 8.2 湍流预混火焰传播图域 8.3 湍流预混火焰传播速度确定 8.4 湍流火焰传播速度影响因素 和 ），也依赖于湍流的特性，例如 湍流预混火焰的性质既依赖于预混层流火焰的特性 （如 和 ——有形 良搅拌区域 ——无形 三种湍流火焰模型： 8.1 湍流预混火焰传播 8.2 湍流预混火焰传播图域 8.3 湍流预混火焰传播速度确定 8.4 湍流火焰传播速度影响因素 a.小尺度湍流火焰：(2300Re6000) 条件： 现象：能够保持规则的火焰锋面，火焰前沿仍然是平滑的，只是增加了厚度，火焰锋面不发生皱折，湍流火焰面厚度δΤ层流火焰面厚度δn 特点：小尺度湍流火焰只是由于湍流增强了物质的输运特性，从而使热量和活性粒子的传输加速，使湍流火焰传播速度比层流火焰传播速度快，而在其他方面没有什么影响。 是湍流热传导系数； 是层流热传导系数 湍流火焰传播速度和层流火焰传播速度之比等于两者传输率之比的平方根 根据相似性原理，分子导温系数 ，因而湍流导温系数 。在湍流中湍流导温系数 取决于湍流尺度和脉动速度的乘积，即： 小尺度湍流火焰传播速度确定 对于管流，湍流尺度l与管径成正比，脉动速度u’和气流速度成正比 及 而分子导温系数 与分子运动粘性 成正比，所以 小尺度湍流情况下，湍流火焰传播速度不仅与可燃混气的物理化学性质有关（即与un成正比），还与流动特性有关（即与Re1/2有关） 湍流火焰传播速度 条件： b. 大尺度弱湍流火焰：(Re6000) 现象： ? 火焰锋面扭曲皱折 ? 火焰锋面未被吹破,仍然是 连续的 大尺度弱湍流火焰传播速度确定—小火焰模型(表面理论) 或 设薄层焰锋的传播速度仍然是 ，那么单位时间内焰锋锋面烧掉的混气量是 ，它应与紊流火焰传播速度 和紊流焰锋的平均表面积 的乘积相等，即 因为 ，所以 。若把湍流气团设想成凹凸不平的很多小的焰锋，则 等于这些小的锥体表面积和底面积之比。——小火焰模型，亦称湍流火焰传播的表面理论。 式中h是锥体高度；R是紊流尺度的一半，R＝l/2。 因为紊流微