甲烷/空气预混火焰淬熄的数值模拟

发布时间：2021-02-26 19:13

　　采用数值计算的方法对二维条件下甲烷/空气混合气在微小狭缝通道中的燃烧和淬熄进行研究。对壁面温度设定抛物线分布,基于化学反应机理模拟燃烧,展现不同气流速度下火焰在微小通道中的燃烧和淬熄现象,并分析狭缝内的主要反应组分分布。结果表明,随着气流速度下降,温度分布整体呈下降趋势;靠近上游处存在羟基峰值,随着流速下降,峰值减小且向上游移动;峰值之后,羟基含量随流速下降而增大。 

【文章来源】：消防科学与技术. 2016,35(06)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１模拟对象（微小狭缝）计算中气相燃烧采用ＧＲＩ－Ｍｅｃｈ３．０甲烷化学反

混合气当量比保持为１。入口边界为速度入口边界条件，气体温度为３００Ｋ，流速垂直边界。出口边界条件为压力出口边界条件，设定回流温度为３００Ｋ，成分为空气。两侧壁面通过ＵＤＦ设定为固定温度，呈抛物线分布，满足式（１）。Ｔｗ＝１３００×（１．０－Ｘ２）＋３００（１）式中：Ｔｗ为微小狭缝壁面温度，Ｋ；Ｘ为ｘ坐标与狭缝长度Ｌ的比值。３计算结果与分析３．１预混气流速对圆管内火焰传播的影响图２为当量比为１的甲烷／空气预混气以不同流速流入微小狭缝中的温度场分布。（ａ）ｖ＝０．１００ｍ／ｓ（ｂ）ｖ＝０．０７５ｍ／ｓ（ｃ）ｖ＝０．０５０ｍ／ｓ（ｄ）ｖ＝０．０２５ｍ／ｓ（ｅ）ｖ＝０．０１０ｍ／ｓ图２不同速度下温度分布图可由温度分布的曲线初步估计甲烷空气预混气在微小狭缝内的燃烧情况。由图２中的温度分布可知，随着气流速度下降，温度整体呈现下降趋势。且随着速度的下降温度分布也发生了明显的变化，温度下降与甲烷的燃烧反应减弱有直接的关系。其变化的过程分析如下：随着预混气流流速下降，火焰前锋不断向上游推进，而在火焰的推进过程中壁面的温度不断下降，因此热传导过程中的热损失也不断上升。此外，由于可燃气的流量下降，反应过程释放出的能量也因此下降。在两方面因素的共同作用下，火焰沿上游的传播被阻止，其反应由剧烈的燃烧过程，逐步转变为管道中部高温区内发生的低温无焰燃烧。图３为ＯＨ基在微小狭缝内的分布云图，图４为微小狭缝内的分布曲线图。（ａ）ｖ＝０．１００ｍ／ｓ（ｂ）ｖ＝０．０７５ｍ／ｓ（ｃ）ｖ＝０．０５０ｍ

由图２中的温度分布可知，随着气流速度下降，温度整体呈现下降趋势。且随着速度的下降温度分布也发生了明显的变化，温度下降与甲烷的燃烧反应减弱有直接的关系。其变化的过程分析如下：随着预混气流流速下降，火焰前锋不断向上游推进，而在火焰的推进过程中壁面的温度不断下降，因此热传导过程中的热损失也不断上升。此外，由于可燃气的流量下降，反应过程释放出的能量也因此下降。在两方面因素的共同作用下，火焰沿上游的传播被阻止，其反应由剧烈的燃烧过程，逐步转变为管道中部高温区内发生的低温无焰燃烧。图３为ＯＨ基在微小狭缝内的分布云图，图４为微小狭缝内的分布曲线图。（ａ）ｖ＝０．１００ｍ／ｓ（ｂ）ｖ＝０．０７５ｍ／ｓ（ｃ）ｖ＝０．０５０ｍ／ｓ（ｄ）ｖ＝０．０２５ｍ／ｓ（ｅ）ｖ＝０．０１０ｍ／ｓ图３不同速度下ＯＨ基分布云图７６４ＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｕｎｅ２０１６，Ｖｏｌ３５，Ｎｏ．６

【参考文献】：
期刊论文
[1]预混火焰在狭缝通道中的熄灭机理研究[J]. 曲忠伟,颜事龙,林谋金.  厦门大学学报(自然科学版). 2014(06)

博士论文
[1]预混火焰在微小通道中传播和淬熄的研究[D]. 喻健良.大连理工大学 2008



本文编号：3053041