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带有氮气稀释的合成气火焰的实验研究 被引量:2
1
作者 郭培卿 臧述升 +1 位作者 葛冰 田寅申 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期142-146,共5页
以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受... 以合成气旋流扩散燃烧为研究对象,利用平面激光诱导荧光技术研究了在氮气稀释作用下,CH4、H2、CO及合成气火焰的燃烧特性.实验发现,CH4、H2燃烧时,氮气的掺混仅改变火焰形状,不影响其燃烧的稳定性,CO燃烧稳定性最差,导致合成气火焰易受氮气稀释作用的影响,但由于H2的存在,实验工况范围内的氮气稀释量下,合成气火焰仍能够在燃料喷嘴附近区域较为稳定地燃烧,而CH4则呈现出升举火焰的特征. 展开更多
关键词 氮气稀释 合成气 平面激光诱导荧光
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合成气非预混燃烧的数值模拟 被引量:1
2
作者 郭培卿 葛冰 《计算机辅助工程》 2014年第4期57-60,共4页
针对合成气非预混火焰结构开展数值模拟和试验验证,分析天然气改烧合成气后燃烧特性的变化规律.结果表明,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)在速度分布和温度分布的预测中与试验结果比较吻合,而在对燃烧过程产物(如OH自由基)预测中... 针对合成气非预混火焰结构开展数值模拟和试验验证,分析天然气改烧合成气后燃烧特性的变化规律.结果表明,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)在速度分布和温度分布的预测中与试验结果比较吻合,而在对燃烧过程产物(如OH自由基)预测中则与试验结果有所差异.采用数值模拟与试验测量相结合的方法,探讨和分析合成气燃烧特性的变化规律:与天然气火焰相比,合成气燃烧时高温区域更大,火焰稳定性较好;随着当量比提高,燃烧室热负荷不断增大,同时最高回流速度增大,火焰根部受到压缩,逐渐呈现出推举火焰特征. 展开更多
关键词 合成气 燃烧 火焰结构 大涡模拟 平面激光诱导荧光
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中热值合成气扩散燃烧速度特性的实验研究
3
作者 郭培卿 臧述升 葛冰 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期41-44,共4页
针对CH4和中热值合成气的旋流燃烧室进行了PIV测量,获得了不同燃料燃烧对火焰流场变化的影响。实验结果表明:在相同入口条件下,合成气燃烧时的火焰张角略大,回流区宽度和回流强度均高于CH4火焰,燃气流量较低时,合成气火焰的湍流强度更大... 针对CH4和中热值合成气的旋流燃烧室进行了PIV测量,获得了不同燃料燃烧对火焰流场变化的影响。实验结果表明:在相同入口条件下,合成气燃烧时的火焰张角略大,回流区宽度和回流强度均高于CH4火焰,燃气流量较低时,合成气火焰的湍流强度更大,燃气流量增大后,CH4的燃烧脉动速度逐渐增大并超过合成气。 展开更多
关键词 合成气 PIV 回流区 扩散燃烧
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异构系统结构力学计算GPU加速性能分析与应用
4
作者 郭培卿 陈小龙 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第A01期78-81,共4页
高性能计算领域利用GPU加速计算已逐渐发展成为主流应用的普遍功能之一。主流结构力学应用ABAQUS支持GPU通用计算,充分发挥GPU的高性能浮点运算能力与访存带宽,提高软件求解效率。介绍了ABAQUS软件对GPU加速应用的发展历程,在上海超级... 高性能计算领域利用GPU加速计算已逐渐发展成为主流应用的普遍功能之一。主流结构力学应用ABAQUS支持GPU通用计算,充分发挥GPU的高性能浮点运算能力与访存带宽,提高软件求解效率。介绍了ABAQUS软件对GPU加速应用的发展历程,在上海超级计算中心三种不同的异构环境下,针对实际算例的GPU加速性能进行了测试,建立计算效率分析方法,分析GPU加速对求解时间、系统资源调用、软件并行效率的影响,并针对采用隐式方法求解百万量级自由度问题时资源的合理使用提出建议。 展开更多
关键词 计算机辅助工程 结构力学 ABAQUS 图形处理器加速 高性能计算
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旋流非预混燃烧火焰流动特性的实验研究 被引量:6
5
作者 葛冰 臧述升 郭培卿 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1969-1972,共4页
利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同工况下的旋流非预混燃烧流场进行了测量,考察不同燃空速度比下旋流火焰的流动特性。结果表明,轴向截面上径向平均速度流场以燃烧器轴线呈中心对称,轴向平均速度、轴向脉动速度和径向脉动速度沿燃... 利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同工况下的旋流非预混燃烧流场进行了测量,考察不同燃空速度比下旋流火焰的流动特性。结果表明,轴向截面上径向平均速度流场以燃烧器轴线呈中心对称,轴向平均速度、轴向脉动速度和径向脉动速度沿燃烧器轴线成对称分布,且轴向平均速度和轴向脉动速度的最大值出现在轴线处。随燃空速度比的增大,轴向平均速度和脉动速度增大,随着与燃烧器表面的距离增加,流场截面上轴向平均速度和脉动速度差异不断减小。 展开更多
关键词 旋流燃烧 湍流非预混燃烧 PIV测量
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多孔式喷嘴加湿旋流扩散燃烧流场的实验研究 被引量:4
6
作者 葛冰 臧述升 郭培卿 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期661-665,共5页
利用激光粒子图像速度场测量技术对环型多孔式喷嘴的加湿与不加湿旋流扩散燃烧流场进行了实验研究,分析了湿度对旋流扩散燃烧流场的影响.结果表明,随着燃烧流场湿度增大,火焰明显变暗,火焰宽度和高度增大,回流区漩涡与燃烧器出口和喷嘴... 利用激光粒子图像速度场测量技术对环型多孔式喷嘴的加湿与不加湿旋流扩散燃烧流场进行了实验研究,分析了湿度对旋流扩散燃烧流场的影响.结果表明,随着燃烧流场湿度增大,火焰明显变暗,火焰宽度和高度增大,回流区漩涡与燃烧器出口和喷嘴轴线间的距离减小,轴线上最大回流速度降低,轴线最大回流速度点与喷嘴的距离增加,逆流区宽度和喷嘴旋转射流扩展角减小,流场轴向出口的不均匀系数增大. 展开更多
关键词 旋流燃烧 湿空气燃烧 激光粒子图像速度场测量技术
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ANSYS和Abaqus软件GPU加速性能典型算例测试与分析 被引量:3
7
作者 王惠 郭培卿 陈小龙 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2013年第11期105-110,共6页
在高性能计算领域,CPU/GPU异构协同处理技术已经成为快速获得计算结果的有效手段之一。典型结构力学计算软件ANSYS和Abaqus最新版本中加入了CPU/GPU协同处理技术,以进一步提高问题的求解效率。利用NVIDIA公司Tesla系列M2090GPU和上海超... 在高性能计算领域,CPU/GPU异构协同处理技术已经成为快速获得计算结果的有效手段之一。典型结构力学计算软件ANSYS和Abaqus最新版本中加入了CPU/GPU协同处理技术,以进一步提高问题的求解效率。利用NVIDIA公司Tesla系列M2090GPU和上海超级计算中心"蜂鸟"超级计算平台,通过求解典型结构问题,对ANSYS和Abaqus软件在开启GPU加速功能前后对求解效率的影响进行了对比和分析。结果表明,当并行规模低于16核时,GPU加速能够不同程度地减少各类结构问题的求解时间,但加速效果随着并行规模的增加逐渐减弱,多GPU协同求解对加速性能的提高并不明显,在实际应用中,需要结合问题类型以及当前硬件架构选择合适的并行方式和协同处理模式。 展开更多
关键词 CPU GPU 协同处理 加速性能 高性能计算
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当量比变化对合成气双旋流喷嘴燃烧火焰特征的影响 被引量:3
8
作者 谢岳生 胡国菊 +2 位作者 郭培卿 葛冰 臧述升 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期458-462,共5页
采用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温热电偶及红外气体分析仪,对不同当量比下的合成气在双旋流模型燃烧室内的火焰特征进行了试验研究.结果表明:当量比为0.2时,合成气火焰的反应区呈月牙形,随着当量比的增大,合成气火焰根部逐渐出现M型分... 采用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温热电偶及红外气体分析仪,对不同当量比下的合成气在双旋流模型燃烧室内的火焰特征进行了试验研究.结果表明:当量比为0.2时,合成气火焰的反应区呈月牙形,随着当量比的增大,合成气火焰根部逐渐出现M型分布特征,火焰锋面的内、外侧张角均单调减小,火焰推举高度与穿透深度增大,同时,燃烧室中下游出现大量的反应区,火焰根部受到压缩,燃烧室排气温度升高,CO排放量迅速降低. 展开更多
关键词 双旋流喷嘴 火焰特征 当量比 合成气 PLIF测量
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第39届全球超级计算机TOP500排行榜 被引量:1
9
作者 张丹丹 郭培卿 《科学》 北大核心 2012年第5期55-58,共4页
2012年6月18日,第39届全球超级计算机TOP500排行榜在德国汉堡发布。美国红杉(Se—quoia)荣登榜首.这台超级计算机采用了IBM蓝色基因/Q(BlueGene/Q)架构系统,安装在美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。红杉的Linpack峰... 2012年6月18日,第39届全球超级计算机TOP500排行榜在德国汉堡发布。美国红杉(Se—quoia)荣登榜首.这台超级计算机采用了IBM蓝色基因/Q(BlueGene/Q)架构系统,安装在美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。红杉的Linpack峰值为16.32PFLOPs(PetaFLOPS. 展开更多
关键词 TOP500 超级计算机 排行榜 LINPACK 美国能源部 国家实验室 蓝色基因 利弗莫尔
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合成气扩散燃烧的OH-PLIF测量 被引量:6
10
作者 郭培卿 臧述升 +1 位作者 葛冰 田寅申 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期842-847,共6页
为了解中低热值合成气在燃气轮机燃烧室中的燃烧特性,利用平面激光诱导荧光(PLIF)法,对模型燃烧室内CH4和具有不同C-H比的合成气旋流扩散火焰开展实验研究.实验结果表明,CH4与合成气火焰呈现出截然不同的火焰形状,瞬态OH-PLIF图像揭示... 为了解中低热值合成气在燃气轮机燃烧室中的燃烧特性,利用平面激光诱导荧光(PLIF)法,对模型燃烧室内CH4和具有不同C-H比的合成气旋流扩散火焰开展实验研究.实验结果表明,CH4与合成气火焰呈现出截然不同的火焰形状,瞬态OH-PLIF图像揭示了它们具有湍流火焰的共同特征,且火焰都稳定在喷嘴出口位置.相比之下,CH4燃烧更加稳定,通过对火焰核心反应区域的定量分析还发现,C-H比越高,合成气火焰的稳定性越差. 展开更多
关键词 合成气 扩散燃烧 平面激光诱导荧光 燃烧不稳定性 旋流燃烧
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合成气燃烧数值模拟与验证 被引量:2
11
作者 郭培卿 臧述升 葛冰 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-4,共4页
以整体煤气化联合循环(IGCC)系统中的合成气燃烧室为研究对象,针对天然气改烧合成气后非预混火焰的燃烧特性开展数值模拟与实验验证,经与实验数据对比,结果显示大涡模拟能够准确预测燃烧室内的平均流场与温度场、速度脉动分布,对燃烧过... 以整体煤气化联合循环(IGCC)系统中的合成气燃烧室为研究对象,针对天然气改烧合成气后非预混火焰的燃烧特性开展数值模拟与实验验证,经与实验数据对比,结果显示大涡模拟能够准确预测燃烧室内的平均流场与温度场、速度脉动分布,对燃烧过程产物OH自由基的预测与实验结果有所偏差,为后续分析工作奠定基础。通过将数值模拟与实验测量相结合,对同一喷嘴结构燃烧室内使用天然气、氢气、一氧化碳以及合成气等不同燃料时的燃烧特性进行了对比分析,结果表明该喷嘴结构适用于合成气燃烧,与天然气火焰相比,合成气火焰在喷嘴出口位置形成的高温区对改善合成气燃烧室的不稳定性具有积极的意义,同时燃烧室壁面的热负荷更高。 展开更多
关键词 大涡模拟 合成气燃烧 实验验证
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N_2稀释对合成气扩散火焰流场的影响 被引量:1
12
作者 郭培卿 臧述升 葛冰 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期224-228,257,共5页
对带有N2稀释的中热值合成气旋流燃烧火焰的热态流场进行了PIV(粒子图像速度仪)测量,分析了不同稀释量对燃烧流场的影响规律。实验结果表明,N2的存在主要改变了射流区的尺寸,火焰的宽度基本不受影响,最高回流速度随稀释量的增加而增大,... 对带有N2稀释的中热值合成气旋流燃烧火焰的热态流场进行了PIV(粒子图像速度仪)测量,分析了不同稀释量对燃烧流场的影响规律。实验结果表明,N2的存在主要改变了射流区的尺寸,火焰的宽度基本不受影响,最高回流速度随稀释量的增加而增大,回流区内的脉动则随之减小,同时稀释量的增加会降低回流区内的湍动能,从而引起火焰温度的降低。 展开更多
关键词 扩散燃烧 合成气 PIV 氮气稀释
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钝体燃烧室热态流场的大涡模拟 被引量:1
13
作者 郭培卿 臧述升 葛冰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1969-1972,共4页
对圆盘凸台钝体燃烧室的热态流场进行了大涡模拟,利用PIV实验数据,显示了大涡模拟对平均速度及均方根速度脉动量的预测与实验中的测量值基本吻合,模拟获得的钝体后回流区、钝体边缘存在的切应力层等湍流特征信息也得到了实验验证。采用... 对圆盘凸台钝体燃烧室的热态流场进行了大涡模拟,利用PIV实验数据,显示了大涡模拟对平均速度及均方根速度脉动量的预测与实验中的测量值基本吻合,模拟获得的钝体后回流区、钝体边缘存在的切应力层等湍流特征信息也得到了实验验证。采用两种不同亚网格模型的大涡模拟结果与实验对比表明,在流动情况特别复杂的区域,Germano动态亚网格模型对流场,尤其是湍流脉动的预测准确性要高于标准Smagorinsky亚网格模型。 展开更多
关键词 大涡模拟 PIV 湍流燃烧
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N_2稀释对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响 被引量:1
14
作者 葛冰 臧述升 +1 位作者 郭培卿 田寅申 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1623-1626,共4页
利用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N_2稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N_2稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰... 利用平面激光诱导荧光(PLIF)、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N_2稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N_2稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰锋面被拉伸,主要反应区域轴向长度和径向宽度增大,喷嘴出口附近火焰锋面由M型分布逐渐转变为W型分布,轴线上未反应区域不断扩大;火焰张角与穿透深度增大,火焰推举高度减小;燃烧排气温度略有减小,NO排放明显降低。 展开更多
关键词 双旋流燃烧 合成气燃烧 稀释燃烧 PLIFV测量
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CO/H_2变化对合成气旋流燃烧火焰流动结构的影响
15
作者 葛冰 臧述升 郭培卿 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1969-1972,共4页
利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同CO/H_2下的合成气旋流燃烧流场进行了实验研究。由所测合成气旋流燃烧火焰的速度场可知:合成气旋流燃烧火焰中,轴向平均速度最大值出现在喷嘴中心轴线处,轴线两侧还会有个小的峰值;随着与喷嘴表... 利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同CO/H_2下的合成气旋流燃烧流场进行了实验研究。由所测合成气旋流燃烧火焰的速度场可知:合成气旋流燃烧火焰中,轴向平均速度最大值出现在喷嘴中心轴线处,轴线两侧还会有个小的峰值;随着与喷嘴表面距离的增大,最大轴向平均速度不断减小,轴侧峰值与轴线距离不断增大。对比不同CO/H_2下火焰内部的速度分布可知,CO/H_2是影响合成气旋流火焰流动结构的一个重要参数,随着CO/H_2比的增大:旋流火焰内部的燃料涡与喷嘴表面距离先增大后缓慢降低,与喷嘴轴线距离也是先增大后减小;轴向平均速度最大峰值不断增加,轴侧峰值大小基本不变。 展开更多
关键词 旋流燃烧 合成气燃烧 PIV测量
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Experimental Study on Flow Structure of a Swirling Non-Premixed Syngas Flame
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作者 葛冰 臧述升 郭培卿 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2013年第1期92-100,共9页
The development of integrated gasification combined cycle (IGCC) systems provides cost-effective and environmentally sound options for meeting the future coal-utilizing power generation needs in the worht. The combu... The development of integrated gasification combined cycle (IGCC) systems provides cost-effective and environmentally sound options for meeting the future coal-utilizing power generation needs in the worht. The combustion of gasified coal fuel significantly influences overall performance of IGCC power generation. Experi- ments are performed to investigate the characteristics of syngas swirling flame using the particle image velocimetry (PIV) in this paper. With the increase of CO/H2 molar ratio, the distance between the nozzle and the fuel vortex in flame increases at first, and then reduces slowly; maximum of the axial mean velocity increases continuously, but the axial mean velocity peaks on the side of centerline change little. The experiment indicates that with the increase of fuel to air velocity ratio, the fuel vortex grows up at first, and then becomes thinner; the distance from the fuel vortex to the nozzle reduces at first, and then increases; inner boundary of the recirculating zone increases. Furthermore, difference between the methane swirling flow field and the syngas swirling one is analyzed in this paper. It can establish the benchmarks for the development and validation of combustion numerical simulation by the data from this experiment. 展开更多
关键词 swirling combustion syngas combustion particle image velocimetry (PIV) flow structure
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