高溫高壓下二元?dú)怏w擴(kuò)散干涉條紋仿真.pdf

1、能源是人類發(fā)展的動(dòng)力，而燃燒是獲取能源動(dòng)力的重要技術(shù)途徑。在燃燒反應(yīng)中，燃料熱解產(chǎn)物與氧化劑間的質(zhì)量傳遞與擴(kuò)散，反應(yīng)產(chǎn)物的輸運(yùn)與擴(kuò)散對(duì)燃燒過程均產(chǎn)生重要的影響。高溫高壓下二元實(shí)際氣體擴(kuò)散系數(shù)是一種無論在科研還是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的參數(shù)，在科學(xué)研究二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)可以建立精確的煤粉燃燒氣化模型用于數(shù)值模擬，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)；在工業(yè)生產(chǎn)方面可以用于改進(jìn)燃煤技術(shù)（如煤氣化，鍋爐燃燒設(shè)計(jì)等）。而且現(xiàn)有文獻(xiàn)中的二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算模型都建立在理想氣體狀態(tài)

2、方程的條件下，這對(duì)高溫高壓下二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)估算會(huì)造成相當(dāng)大誤差。
　　首先綜述了激光全息干涉技術(shù)在科研中的廣泛應(yīng)用以及大剪切量激光干涉法在本實(shí)驗(yàn)中優(yōu)勢(shì)。其次介紹高壓下二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)的各種主要方法，對(duì)比分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，給本文一些參考價(jià)值；在確定采用剪切激光干涉法后，為適應(yīng)高溫高壓的氣體氛圍，改進(jìn)了雙容積球形閥式擴(kuò)散槽及其他元件的設(shè)計(jì)改進(jìn)后；最后，構(gòu)建了高溫高壓下二元實(shí)際氣體擴(kuò)散系數(shù)激光橫向大剪切雙容積法數(shù)學(xué)模型，在MATLA

3、B中編制程序，模擬二元組合氣體（O2-CO2、O2-CO2、CO2-CO、 O2-CH4、CO-H2）的擴(kuò)散現(xiàn)象，輸出干涉條紋；計(jì)算得到橫向偏移量s對(duì)干涉條紋級(jí)數(shù)整體增加a值，對(duì)干涉條紋還原計(jì)算得到組分高壓（0.1MPa至5MPa之間）高溫（1273K）氛圍下隨時(shí)間和位置變化的濃度C(x,y)云圖，二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算模型擴(kuò)展到高溫高壓（1273K,小于5MPa）的氣體狀態(tài)，為建立更精確的煤粉燃燒氣化模型做一點(diǎn)理論基礎(chǔ)準(zhǔn)備。
　　

4、研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，橫向大剪切激光干涉測量二元實(shí)際氣體擴(kuò)散系數(shù)精度高，濃度測量誤差低于1.07％，精度光學(xué)元件較少，平臺(tái)的組裝最方便簡單，元件定位和系統(tǒng)調(diào)試要求最低，能很好滿足實(shí)驗(yàn)要求；二元?dú)怏w的干涉條紋密度在氣體擴(kuò)散的開始階段干涉條紋密度很大，隨著二元實(shí)際氣體的擴(kuò)散，干涉條紋密度會(huì)先變小，接著變大，最后涉條紋會(huì)變大越來越稀疏，直到二元實(shí)際氣體擴(kuò)散結(jié)束，干涉條紋會(huì)接近背景條紋。本文是在假定二元?dú)怏w的擴(kuò)散系數(shù)與密度的乘ρD是一個(gè)只與溫度相關(guān)的物