研究非稳态预混爆燃火焰在狭窄通道中传播,对于工业阻火器的设计与应用,以及管道或开敞空间中可燃气体的防燃抑爆等,均具有重要的意义。本文主要针对二维非稳态爆燃火焰在狭缝中的传播机理与熄灭条件进行研究,旨在为可燃气体燃烧爆炸的防治以及阻火器的设计和应用等提供理论依据。本文主要工作和结论如下。 (1)基于Arrhenius燃烧模型、流体力学控制方程组、气体组分方程,建立了模拟预混非稳态爆燃火焰在平板狭缝中传播的二维理论模型。在改进的SIMPLE算法的基础上,采用VC++语言自己编制了适用于模拟爆燃火焰传播的二维数值计算程序。 (2)通过模拟质量传递、热量传递、动量传递、定容燃烧及空气在平板通道中的瞬态流动等算例,验证本文计算程序的有效性。然后,对一维预混乙炔—空气爆燃火焰的传播过程进行模拟,在计算燃烧速度和火焰厚度等火焰特性参数的同时,对数值解进行网格独立性分析。 (3)对预混乙炔—空气爆燃火焰在封闭—开放平板狭缝中的传播机理与熄灭条件进行了数值模拟。 1)研究了质量扩散和壁面散热对火焰形状形成的影响。结果发现,质量扩散的增强有利于郁金香状火焰的形成:当质量扩散系数小于或等于热扩散系数, 即Lewis数大于或等于1时,火焰倾向于形成蘑菇形状;而当质量扩散系数大于热扩散系数,即Lewis数小于1时,火焰倾向于形成郁金香形状。壁面散热则不利于郁金香状火焰的形成:在绝热壁面条件下,当狭缝长高比小于40时,就可以形成郁金香状火焰;而在等温壁面条件下,只有当狭缝长高比小于30时,郁金香状火焰才能形成。 2)通过引入无因次准熄间距、热量补给速率等概念,综合研究了化学反应放热、