管束強(qiáng)化DDT過程重點(diǎn)火現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究

本項(xiàng)目開展管束和氣相爆轟波作用強(qiáng)化DDT實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)氣體為H2/O2/Ar預(yù)混氣和C3H8/O2預(yù)混氣。DDT和預(yù)混氣成份和管束參數(shù)有關(guān)。管束參數(shù)包括管徑、長度和管數(shù)等。采用紅寶石激光陰影流場顯示、煙膜（煙跡片）、激光光譜（OH-PLIF和TDLAS），以及壓力和火焰信號測量方法，探索管束強(qiáng)化DDT過程唯象規(guī)律和主要影響因素。項(xiàng)目總結(jié)如下：（1）DDT轉(zhuǎn)變唯象特征。DDT湍流火焰在直管加速傳播過程中，存在拉斷或中空現(xiàn)象。DDT轉(zhuǎn)變邊界形狀是隨機(jī)的，不具重復(fù)性。對H2/O2/Ar預(yù)混氣，提高初壓、點(diǎn)火放電電壓和降低Ar稀釋度，會(huì)縮短DDT距離。增大爆轟管長度，DDT距離無明顯變化。（2）管束能明顯縮短DDT距離。采用煙跡片測量管束強(qiáng)化DDT胞格結(jié)構(gòu)，在項(xiàng)目條件下，最佳管束幾何參數(shù)為D=8mm, L=50mm, Tn=5，Ds=50mm。采用該管束參數(shù)，DDT距離隨初壓變化很小。（3）管束強(qiáng)化DDT轉(zhuǎn)變機(jī)制。DDT轉(zhuǎn)變有三種機(jī)制。激波雙馬赫反射、激波單馬赫反射和湍流火焰加速。當(dāng)給定管徑、管數(shù)、初壓、管束與點(diǎn)火位置的距離時(shí)，縮短管長，DDT轉(zhuǎn)變邊界趨于直線。（4）二次起爆是管束下游DDT轉(zhuǎn)變主控因素。受管束出口稀疏波影響，爆轟波衰減至熄滅，誘導(dǎo)激波和化學(xué)反應(yīng)區(qū)分離。誘導(dǎo)激波在爆轟管內(nèi)壁先規(guī)則反射后馬赫反射。對單管、管長為100mm、管徑為8mm的管束，當(dāng)P0≤5.33kPa，爆轟波在管束下游完全熄滅。當(dāng)P0>5.33kPa，二次起爆管束下游能使爆轟波恢復(fù)，管束對爆轟波影響是局部的。管束下游二次起爆來自誘導(dǎo)激波在內(nèi)壁反射和湍流火焰加速。增大預(yù)混氣初壓和管長、管數(shù)增加和縮小管徑，可縮短二次起爆距離。（5）OH-PLIF和自發(fā)光高速攝影表明：自點(diǎn)火火焰呈三維湍流結(jié)構(gòu)。采用電控破膜可提高爆炸流場OH-PLIF測量成功率，難點(diǎn)是多目標(biāo)時(shí)間同步控制。低溫是多處自點(diǎn)火火焰，高溫為近似垂直管道軸線的平面火焰?；鹧嫘螤詈腿剂铣煞帧?dāng)量比和壓力密切相關(guān)，不同條件火焰唯象特征差別顯著。（6）點(diǎn)火延時(shí)是評價(jià)燃料化學(xué)反應(yīng)特性較合理的數(shù)據(jù)，可給出不同壓力、溫度和當(dāng)量比條件的燃料點(diǎn)火延時(shí)，為DDT燃料篩選提供依據(jù)。（7）直管中，當(dāng)?shù)乇óa(chǎn)生的沖擊波及其在壁面反射與誘導(dǎo)激波融合，是促進(jìn)DDT過程二次點(diǎn)火的重要因素。（8）發(fā)展了氣相和兩相爆轟的高精度三維并行計(jì)算軟件，為管束強(qiáng)化DDT機(jī)理性研究奠定基礎(chǔ)。 2100433B

本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容是：（1）管束出口DDT臨界轉(zhuǎn)變距離和尺度效應(yīng)的研究。（2）采高速激光紋影和PLIF研究管束出口重點(diǎn)火的機(jī)理性研究。（3）管束和主管幾何參數(shù)匹配研究。其中（2）和（3）為重點(diǎn)研究內(nèi)容。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：（1）大時(shí)間差、多目標(biāo)時(shí)間同步控制方法。（2）管束出口強(qiáng)化DDT過程的機(jī)理性研究。 本項(xiàng)目目標(biāo)是：（1）認(rèn)識管束出口重點(diǎn)火的機(jī)理。（2）掌握管束和主管幾何參數(shù)匹配。（3）采用先進(jìn)光學(xué)診斷研究DDT過程，為氣相爆轟實(shí)驗(yàn)研究提供新的途徑。 意義是：管束強(qiáng)化DDT現(xiàn)象拓展了傳統(tǒng)爆轟學(xué)的研究范圍，在脈沖爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)也有應(yīng)用前景。

自2005年12月以來，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)以化工工藝與環(huán)境工程自治區(qū)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，依托廣西大學(xué)國家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，現(xiàn)已擁有專用實(shí)驗(yàn)室2500m，擁有包括微量量熱計(jì)、氣質(zhì)聯(lián)用、液相色譜、全自動(dòng)密度/折光率儀、差示掃描量熱儀、元素分析儀等大型科研儀器設(shè)備，價(jià)值約為2000余萬元，并已成立大型儀器分析測試中心，實(shí)現(xiàn)大型儀器的開放共享，為開展高水平的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)工作提供了保障。近三年共承擔(dān)國家級科研項(xiàng)目12項(xiàng)、省部級科研項(xiàng)目13項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)總數(shù)達(dá)到1000萬元，在國外刊物發(fā)表文章32篇、國內(nèi)刊物發(fā)表文章194篇，被SCI收錄43篇，EI、ISTP收錄29篇，獲得省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)，授權(quán)專利9項(xiàng)，并有7項(xiàng)技術(shù)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)讓，為企業(yè)增收2億元以上。

實(shí)驗(yàn)室主任：童張法，男，1983年本科畢業(yè)于浙江大學(xué)石油化工（基本有機(jī)化工）專業(yè)，1983年8月至1986年8月在浙江衢州化工公司研究所從事PVC生產(chǎn)工藝研究；1991年博士畢業(yè)于北京化工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，長期從事有機(jī)化工體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究，是國內(nèi)最早開展反應(yīng)精餾耦合過程研究的專利發(fā)明人。1995-1996年作為高級訪問學(xué)者到加拿大渥太華大學(xué)進(jìn)修1年，期間與國際知名熱力學(xué)專家陸志禹教授進(jìn)行合作，開展汽油添加劑的熱動(dòng)力學(xué)研究，在國際刊物上發(fā)表高水平論文8篇，“含MTBE體系超額焓精密測定及理論模型研究”項(xiàng)目在1998年獲得自治區(qū)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，并為2000年入選廣西自治區(qū)“十百千人才工程”打下基礎(chǔ)。1997年1月至1997年4月任廣西大學(xué)化工系主任；1997年4月至2008年1月任廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院院長、教授，其中2006年在加拿大滑鐵盧大學(xué)、渥太華大學(xué)化工系任訪問教授。近幾年承擔(dān)國家與省部級項(xiàng)目十余項(xiàng)，發(fā)表論文200余篇，其中SCI、EI、ISTP收錄69篇，分別獲得廣西科技進(jìn)步二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，自治區(qū)教學(xué)成果一、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，出版專著3部，獲國家發(fā)明專利8項(xiàng)。在反應(yīng)精餾一體化技術(shù)、淀粉改性接枝乙烯類單體共聚過程機(jī)理及其產(chǎn)品開發(fā)、廣西特色資源膨潤土在石油化工中的應(yīng)用等領(lǐng)域的研究工作中取得了豐碩的科研成果，作為通訊作者在本學(xué)科權(quán)威刊物Chemical Engineering Journal、Journal of Membrane Science、Journal of Chemical and Engineering Data、Journal of Molecular Catalysis等發(fā)表論文多篇，得到國內(nèi)同行認(rèn)可。

童張法同志現(xiàn)為中國化工學(xué)會(huì)38屆理事(2007-)，廣西化學(xué)化工學(xué)會(huì)副理事長，《化工學(xué)報(bào)》（2003-）、《高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)》（2001-）、《廣西大學(xué)學(xué)報(bào)》編委；擔(dān)任廣西大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處處長、“211工程”辦公室和對口支援辦公室主任，化學(xué)工藝專業(yè)博士生導(dǎo)師、化學(xué)工藝與環(huán)境工程重點(diǎn)學(xué)科負(fù)責(zé)人。

學(xué)術(shù)委員會(huì)主任：段雪，男，1957年1月生，中共黨員，教授，博士生導(dǎo)師。1982年畢業(yè)于吉林大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，先后于1984年和1988年畢業(yè)于北京化工學(xué)院并獲碩士和博士學(xué)位。畢業(yè)后在北京化工大學(xué)從事科研工作，經(jīng)近20年的持續(xù)研究，逐漸形成了“插層組裝與產(chǎn)品工程”研究方向，凝練了以“產(chǎn)品性能為導(dǎo)向設(shè)計(jì)插層結(jié)構(gòu)”和“以產(chǎn)品生產(chǎn)為導(dǎo)向控制組裝過程”兩類關(guān)鍵科學(xué)問題，并開展了應(yīng)用基礎(chǔ)和工程化研究。發(fā)展了系列插層結(jié)構(gòu)功能材料，提出了成核晶化分離等系列插層組裝方法。以第一作者或通訊聯(lián)系人在AIChE J.和Chem. Eng. Sci.等國際化工刊物，以及Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater.等國際刊物發(fā)表SCI收錄論文150余篇，他引2000余次。將研究成果應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了功能性插層材料萬噸級工業(yè)化。以第一發(fā)明人獲國家發(fā)明專利授權(quán)30余件和美國專利授權(quán)2件。以第一完成人獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)科技成果獎(jiǎng)勵(lì)，先后獲國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家、中國青年科技獎(jiǎng)、全國“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)稱號?，F(xiàn)擔(dān)任國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)化工學(xué)科評議組成員、國家安全生產(chǎn)化工專家組專家、Structure and Bonding編委、北京化工大學(xué)化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任等多項(xiàng)學(xué)術(shù)職務(wù)。2007年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。

由于元素或化合物在液相和固相中溶解度的差異，鐵合金在凝固過程中會(huì)出現(xiàn)成分偏析。在結(jié)晶過程中幾乎所有的雜質(zhì)元素都會(huì)在平衡過程中重新在液相或固相中分配。雜質(zhì)分布也取決于結(jié)晶過程的完成狀況和結(jié)晶達(dá)到的平衡程度。按成分分類偏析基本可以分為五類：

（1）主要元素的偏析，如硅、鐵、錳等；

（2）在主元素相中溶解度小的或不溶解的元素，如硅、鋁、鈣等；

（3）碳的偏析；

（4）夾雜物偏析，如氧化物、爐渣以及內(nèi)生夾雜氮化物、硫化物、磷化物等；

（5）氣體在合金中的偏析等。

鐵合金偏析的類型大體分為宏觀偏析與顯微偏析。宏觀偏析主要是由于液態(tài)金屬在凝固時(shí)運(yùn)動(dòng)造成鐵合金錠內(nèi)部各點(diǎn)成分的宏觀差異。顯微偏析主要是結(jié)晶引起的晶界偏析等。一般來說，宏觀分析將直接影響鐵合金的使用，需要盡量加以避免。

通過SO2在大通量高效海水脫硫吸收塔中吸收和反應(yīng)、吸收液在脈沖等離子體作用下的強(qiáng)氧化轉(zhuǎn)化等過程強(qiáng)化研究，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗減排為技術(shù)目標(biāo)，系統(tǒng)研究了SO2在海水中的吸收、中和、氧化轉(zhuǎn)化、流動(dòng)、傳質(zhì)與傳熱的時(shí)空演變過程，分析了化學(xué)反應(yīng)與傳遞相互作用對于吸收、氧化等過程的影響，優(yōu)化了SO2在弱堿性海水介質(zhì)吸收、轉(zhuǎn)化的過程控制參數(shù)，揭示了大通量、低阻耗海水吸收SO2的過程強(qiáng)化規(guī)律以及吸收液中重金屬離子穩(wěn)定化的技術(shù)原理，為燃煤煙氣海水法脫硫工藝的過程放大提供新原理和新方法。