等离子体点火及助燃的数值模拟与实验研究

发布时间：2020-04-26 03:20

【摘要】：随着我国经济的快速发展,对能源的需求量越来越大。2016年我国天然气消耗对外依存度为31%,石油为64.2%,而且该值呈现逐年递增的趋势。因此,有必要开发传统一次能源的替代品,高炉炼铁工艺产生的高炉煤气即是该类替代品之一。但高炉煤气在燃烧过程中因为热值较低而使点火困难,燃烧稳定性差,容易发生熄火等现象。等离子体点火助燃技术即可解决以上问题,等离子体点火助燃技术不仅可以使可燃混合物温度升高到着火点以上,而且能产生大量活性粒子来改善燃料的燃烧特性,从而提高燃烧室的点火可靠性和燃烧稳定性。本文以某型等离子体点火器为研究对象,首先对点火器的点火特性进行实验研究,然后建立描述燃烧场的基本控制方程和补充方程,数值模拟研究等离子体对燃烧流场的强化作用,为等离子体点火助燃发生器的设计提供理论基础,主要研究内容如下:(1)对点火器的放电电压特性、火核发展过程及空气电离等离子体的发射光谱特性进行实验研究。得到了点火器的放电电压和火核尺寸随时间的变化关系、空气电离等离子体中的活性粒子成分,实验结果为数值模拟等离子体点火过程奠定了基础。(2)数值模拟等离子体火核的尺寸大小和能量变化过程,并且在火核附近引入活性粒子。基于某型环管燃烧室系统分析等离子体点火器点火位置、点火功率、点火频率、活性粒子成分和浓度及等离子体射流深度对点火性能的影响;研究结果为点火器的设计和布局提供了指导。(3)基于简单湍流扩散射流火焰Flame D对比研究了不同浓度的活性粒子对低热值燃料燃烧流场的强化作用以及不同浓度的活性粒子在不同燃料热值工况下的助燃效果;最后对等离子体助燃低热值气体燃料的助燃效果进行归纳总结,并从化学机理的角度分析其作用原理。
【图文】：

路径,等离子体,空气,功率

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空气电离,传播速度,等离子体,火焰

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【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK16

【参考文献】