基于DTF和REDIM方法的贫燃预混火焰大涡模拟研究

发布时间：2021-04-08 08:44

　　贫燃预混燃烧作为一种非常具有发展前景的新型燃烧技术,在提高燃烧效率、降低污染排放方面发挥着重要的作用,它被越来越多地应用到实际的工业燃烧当中。然而,贫燃预混燃烧也存在着诸如自燃、回火、热声振荡等一系列的安全问题。目前,学术界针对贫燃预混火焰展开了大量的实验以及数值模拟研究工作。其中,数值模拟方法的成本低、可靠性高,可以有效减少工作量,同时数值模拟的结果也可以用来指导实验以及设计的工作,可以缩短研究开发的周期,因此受到越来越多人的关注和使用。在当前所使用的三种数值模拟方法中,大涡模拟（LES）方法作为一种折中的方法,相较于传统的雷诺平均（RANS）方法具有更高的模拟精度,而计算量又远小于直接数值模拟（DNS）方法,能够描述非稳态的燃烧现象,因此被越来越多地用于燃烧模拟当中。在对湍流燃烧进行LES计算的时候,一个合适的亚网格燃烧模型是必需的。本研究针对贫燃预混火焰提出了一种基于动态火焰增厚模型（Dynamically Thickened-Flame,DTF）和反应扩散流形技术（Reaction-Diffusion Manifold,REDIM）的亚网格燃烧模型。使用REDIM方法对详细反应... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

燃煤发电废气排放实景图

基于 DTF 和 REDIM 方法的贫燃预混火焰大涡模拟研究能看出在火焰温度低于 1670 K 时，会形成过多的 CO。只有K 之间相当窄的温度范围内，CO 和 NOx 的排放水平才分别此控制污染物排放的一个基本原理就是控制主燃烧区域的火670~1900 K 之间的狭小温度范围内，此时的 CO 和 NOx 的排低的水平，这也是当前燃气轮机先进低污染燃烧室的一个设

它是一个层流自由传播预混火焰，图1.3 定性地展示了甲烷-氧气贫燃预混层流火焰中的温度以及一些化学组分沿坐标ξ的分布情况[10]。为了方便讨论，使用火焰的厚度 lf来对长度变量进行无量纲化。火焰锋面将流场划分为未燃烧区域和已燃烧区域，这两个区域分别由下标 u和 b 来表示。在火焰锋面未燃烧的一侧（ξ/ lf<< -1），存在着燃料（CH4）和氧化剂（O2）的冷的可燃混合物，此时混合物的温度为 Tu。而在已燃烧的一侧（ξ/ lf>> 1），存在着燃烧产物 CO2和燃料（富燃情况）或者氧化剂（贫燃情况）的一个热的混合物，此时混合物的温度为 Tb。

【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气轮机发电技术综述[J]. 杨巧云.  内燃机与配件. 2016(12)
[2]美国分布式能源发展现状与启示[J]. 邢磊,王宇博.  化学工业. 2015(10)
[3]湍流贫燃预混射流火焰的大涡模拟[J]. 张宏达,叶桃红,陈靖,赵马杰.  推进技术. 2015(07)
[4]大涡模拟在内燃机中应用的研究进展[J]. 周磊,解茂昭,罗开红,帅石金,贾明.  力学学报. 2013(04)
[5]一种固有低维流形的计算方法[J]. 叶栋,邱榕,蒋勇.  燃烧科学与技术. 2008(03)
[6]燃气轮机燃烧室预混燃烧不稳定性的数值研究[J]. 张欣刚,任静,徐治皋.  动力工程. 2007(06)
[7]湍流燃烧数值模拟研究的综述[J]. 张会强,陈兴隆,周力行,陈昌麟.  力学进展. 1999(04)

硕士论文
[1]PRECCINSTA燃气轮机燃烧器内小孔射流问题的大涡模拟研究[D]. 王宝同.江苏大学 2016



本文编号：3125245