基于DTF模型的部分预混火焰大涡模拟研究
发布时间：2021-05-13 09:58
在实际燃烧装置中,燃料和空气的混合状态很难达到完全预混,混合气通常以部分预混的方式进行燃烧。因此,对部分预混火焰的研究具有重要的工程价值和实际意义。本文采用DTF（Dynamic Thickened Flame）燃烧模型对悉尼大学实验测量的FA/FJ两种火焰布局的非均匀入流部分预混火焰进行了系统性的大涡模拟（LES）研究。本文不仅改进了DTF燃烧模型,而且对部分预混火焰的结构、局部熄火、吹熄极限等进行了分析,深化了对部分预混火焰特性的了解。本文首先利用GRI3.0详细机理对一系列的自由传播预混合火焰进行计算,获得了层流火焰厚度、传播速度随混合分数的变化规律,并将推导出的两个拟合函数引入到DTF模型,使改进后的模型能更好地应对部分预混燃烧状态。此外,本文对比了甲烷/空气燃烧的JL1、JLR、19步机理、28步等反应机理在一维火焰中的计算精度和效率进行了综合评估,认为19步反应机理与DTF模型相结合是一种很好的耦合方案,满足后续的部分预混火焰计算要求。随后对悉尼大学测量的非均匀入流火焰进行了详细的计算研究,研究表明:FJ火焰布局、吹熄比为0.9的工况下,改进前的DTF模型对远离中心区域的温...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 部分预混火焰研究进展
1.2.1 部分预混火焰的实验研究
1.2.2 部分预混火焰的数值模拟研究
1.3 悉尼部分预混燃烧装置介绍
1.4 研究内容
第二章 数值模拟工具及模型介绍
2.1 OpenFOAM软件介绍
2.2 大涡模拟方法
2.2.1 控制方程的建立
2.2.2 四种亚网格应力模型
2.2.3 圆管射流案例检验
2.3 湍流燃烧模型
2.3.1 火焰建模思路
2.3.2 湍流燃烧模型举例
2.4 本章小结
第三章 化学反应机理的选取及DTF模型的优化
3.1 甲烷化学反应机理的研究进展
3.2 甲烷层流火焰的燃烧特性研究
3.3 化学反应机理的对比
3.4 DTF模型的优化
3.5 本章小结
第四章 悉尼部分预混火焰的大涡模拟研究
4.1 计算域及网格无关性验证
4.2 优化前/后DTF模型的表现
4.3 LES结果与实验值的统计数据对比
4.4 吹熄比0.7 情况下的火焰结构分析
4.4.1 流场云图分析
4.4.2 OH基云图分析
4.4.3 散点图分析
4.5 本章小结
第五章 吹熄极限的预测与LES计算精度的定量评估
5.1 FA/FJ两种火焰布局的吹熄极限预测
5.2 FJ布局下火焰由稳定到接近熄火状态的对比
5.3 Wasserstein Matric方法对LES结果的评估
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的成果
附录 A
附录 B
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气轮机燃烧压力脉动与测量关键技术研究[J]. 刘志敏,丁阳,徐婷婷,白云山. 华电技术. 2019(09)
[2]工业增长与二氧化碳排放“脱钩”的测算与分析[J]. 曲健莹,李科. 西安交通大学学报(社会科学版). 2019(05)
[3]亚太LNG市场双挂钩远期合约定价研究[J]. 马超群,赵新伟. 系统工程理论与实践. 2018(06)
[4]火焰增厚燃烧模型计算旋转预混火焰的参数敏感性分析[J]. 王平,侯天增,余倩. 推进技术. 2018(02)
[5]2030～2040年全球能源发展趋势展望[J]. 邱丽静. 新能源经贸观察. 2017(05)
[6]超声速湍流燃烧G/Z方程模型验证[J]. 孙明波,吴锦水,赵国焱. 热科学与技术. 2015(01)
[7]基于动态全增厚火焰模型对甲烷/空气非预混燃烧的大涡模拟[J]. 张科,尚明涛,罗坤,樊建人. 工程热物理学报. 2012(10)
[8]燃气轮机的发展及中国的困局[J]. 李孝堂. 航空发动机. 2011(03)
[9]西门子SGT5-8000H型燃机介绍[J]. 陈霞,曹锋杰. 上海电力. 2010(02)
[10]湍流研究的现状和进展[J]. 张兆顺,忻鼎定. 力学与实践. 1988(06)
博士论文
[1]动态亚网格“二阶矩”湍流燃烧模型[D]. 杨建山.浙江大学 2016
本文编号：3183811
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 部分预混火焰研究进展
1.2.1 部分预混火焰的实验研究
1.2.2 部分预混火焰的数值模拟研究
1.3 悉尼部分预混燃烧装置介绍
1.4 研究内容
第二章 数值模拟工具及模型介绍
2.1 OpenFOAM软件介绍
2.2 大涡模拟方法
2.2.1 控制方程的建立
2.2.2 四种亚网格应力模型
2.2.3 圆管射流案例检验
2.3 湍流燃烧模型
2.3.1 火焰建模思路
2.3.2 湍流燃烧模型举例
2.4 本章小结
第三章 化学反应机理的选取及DTF模型的优化
3.1 甲烷化学反应机理的研究进展
3.2 甲烷层流火焰的燃烧特性研究
3.3 化学反应机理的对比
3.4 DTF模型的优化
3.5 本章小结
第四章 悉尼部分预混火焰的大涡模拟研究
4.1 计算域及网格无关性验证
4.2 优化前/后DTF模型的表现
4.3 LES结果与实验值的统计数据对比
4.4 吹熄比0.7 情况下的火焰结构分析
4.4.1 流场云图分析
4.4.2 OH基云图分析
4.4.3 散点图分析
4.5 本章小结
第五章 吹熄极限的预测与LES计算精度的定量评估
5.1 FA/FJ两种火焰布局的吹熄极限预测
5.2 FJ布局下火焰由稳定到接近熄火状态的对比
5.3 Wasserstein Matric方法对LES结果的评估
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文的主要工作和结论
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的成果
附录 A
附录 B
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃气轮机燃烧压力脉动与测量关键技术研究[J]. 刘志敏,丁阳,徐婷婷,白云山. 华电技术. 2019(09)
[2]工业增长与二氧化碳排放“脱钩”的测算与分析[J]. 曲健莹,李科. 西安交通大学学报(社会科学版). 2019(05)
[3]亚太LNG市场双挂钩远期合约定价研究[J]. 马超群,赵新伟. 系统工程理论与实践. 2018(06)
[4]火焰增厚燃烧模型计算旋转预混火焰的参数敏感性分析[J]. 王平,侯天增,余倩. 推进技术. 2018(02)
[5]2030～2040年全球能源发展趋势展望[J]. 邱丽静. 新能源经贸观察. 2017(05)
[6]超声速湍流燃烧G/Z方程模型验证[J]. 孙明波,吴锦水,赵国焱. 热科学与技术. 2015(01)
[7]基于动态全增厚火焰模型对甲烷/空气非预混燃烧的大涡模拟[J]. 张科,尚明涛,罗坤,樊建人. 工程热物理学报. 2012(10)
[8]燃气轮机的发展及中国的困局[J]. 李孝堂. 航空发动机. 2011(03)
[9]西门子SGT5-8000H型燃机介绍[J]. 陈霞,曹锋杰. 上海电力. 2010(02)
[10]湍流研究的现状和进展[J]. 张兆顺,忻鼎定. 力学与实践. 1988(06)
博士论文
[1]动态亚网格“二阶矩”湍流燃烧模型[D]. 杨建山.浙江大学 2016
本文编号：3183811
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3183811.html
