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我实验室博士后肖华华荣获2014年度中科院优秀博士学位论文奖
文章来源:SKLFS  作者:工业火灾研究室  发布时间:2014-10-13 09:38:00

   2014年度中国科学院优秀博士学位论文和优秀研究生指导教师奖评选结果公布,共评选出优秀博士论文100篇,优秀研究生指导教师100人。其中,我实验室2013年毕业博士肖华华的论文(题目:《管道中氢-空气预混火焰传播动力学实验与数值模拟研究》)荣获中科院优秀博士学位论文,其指导教师孙金华教授荣获中科院优秀研究生指导教师奖。

   肖华华于2009年进入我实验室攻读博士学位,在孙金华教授指导下主要从事可燃性气体燃烧和火焰动力学、高精度CFD数值计算以及氢能源安全利用等相关科学问题的学习和研究,专业基础扎实,研究成果突出,攻读博士学位期间取得了一系列具有重要科学价值的创新成果:发现了新的预混火焰传播动力学现象,并提出了变形Tulip火焰的新概念及其五个动力学阶段,深化了人们对预混火焰不稳定性的认识。实验观察到封闭管道中传播的火焰在形成完整的经典Tulip火焰之后将出现明显的变形,并在初始Tulip火舌上形成一系列次生Tulip尖端。分析给出了这种火焰不稳定现象的物理机制、临界条件和影响因素,揭示了其周期律与压力波和气体流动之间的相互关系;基于大涡模拟(LES)技术和增厚火焰方法,发展和完善了氢-空气预混燃烧和爆燃的湍流燃烧速度模型。在增厚火焰模型中,分别耦合了详细化学反应机理和简化机理。在LES燃烧速度模型中,引入了热-扩散不稳定性对火焰锋面的扰动效应。通过与实验和理论对比,对上述两种模型进行了系统验证。并揭示了火焰传播过程中其本身的亚格子尺度(SGS)扰动效应对火焰加速的重要性;根据变形Tulip火焰与压力波的相互关系,得出了变形Tulip火焰传播理论模型和临界判据,并对其进行了实验和数值模拟两分面的验证。在实验和数值模拟对变形Tulip火焰特性与机理充分揭示的基础上,分别对封闭管道中氢-空气预混火焰传播的五个动力学阶段进行了理论分析、建模和验证。同时,通过LES和理论分析证明了封闭管道中预混火焰传播过程中的未燃气体流动机制本质上为层流;通过实验、数值模拟和理论分析,提出了经典Tulip和变形Tulip这两种重要火焰的形成机理。经典Tulip火焰的成因是火焰前锋与燃烧诱导流动涡旋运动之间的相互作用。而变形Tulip火焰形成过程中压力波起了重要的作用,火焰前锋、压力及气流速度的周期性振荡是火焰与压力波相互耦合的结果。

 

大涡模拟与实验中观察到的变形Tulip火焰的五个动力学阶段的演化过程 

  相关成果已发表SCI收录论文20余篇及多篇EI论文,取得授权专利2项,软件著作权1项。其中,以第1作者身份在Combustion and Flame,Applied Energy,International Journal of Hydrogen Energy,International Journal of Heat and Mass Transfer等燃烧与能源安全利用领域国际权威学术期刊上发表SCI论文12篇(影响因子累计超过42,包括8篇一区、3篇二区论文)。研究成果获得了美、英、日、德、法、荷兰、韩国等多个国家和地区的著名学者的广泛关注和高度评价。

 

 

火灾实验室

2014.10.13

 
 
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