电预热多孔介质燃烧器内柴油燃烧的实验与模拟研究

发布时间：2021-06-07 11:39

　　减少燃烧排放和提高燃烧效率是当前燃烧领域的两大热点课题。近年来,多孔介质燃烧技术因在提高燃烧效率、扩展贫燃极限、减轻环境污染等方面具有显著优势,已受到国内外学者越来越广泛的关注。本文通过实验与模拟方法,研究柴油在电预热式多孔介质燃烧器内的燃烧特性,旨在为液体燃料多孔介质燃烧器的应用提供理论指导。通过设计、搭建电预热式多孔介质燃烧实验系统,在不需二次点火情况下,实现了液体燃料的预蒸发自维持燃烧。在确定电预热温度场稳定性基础上,分析了柴油在多孔介质内预蒸发燃烧的火焰特征与温度场变化规律,讨论了当量比和空气流量对燃烧特性的影响。结果表明:电预热系统具有很强的稳定性,维持稳定燃烧所需的最低预热温度为750°C;实验观察到液体预蒸发燃烧过程中出现了稳定火焰和过滤火焰两种火焰;稳定火焰与气体预混合燃烧火焰类似,火焰区最高温度可达1140.2°C,火焰移动速度在0.1mm/s量级,而过滤火焰速度在1m/s量级;随空气流量增加,火焰面向下游移动且燃烧更加完全;当量比对温度分布影响较大,但其对火焰传播的影响相对较小。以实验结构为原型,以商业软件Fluent18.0为平台,采用标准k-?湍流模型、双温模型... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 气体在多孔介质内过滤燃烧的研究进展
        1.2.1 火焰结构及火焰传播特性研究
        1.2.3 往复流动多孔介质内预混合燃烧
    1.3 多孔介质物理模型及流动理论研究方法
    1.4 液体燃料在多孔介质中燃烧的研究进展
        1.4.1 液体燃料多孔介质燃烧器的实验研究
        1.4.2 液体燃料在多孔介质内燃烧的数值模拟研究
    1.5 目前研究中存在的问题与不足
    1.6 本文的主要研究工作
2 多孔介质燃烧器内柴油燃烧的实验研究
    2.1 试验装置
        2.1.1 供气系统
        2.1.2 供油系统
        2.1.3 测量系统
        2.1.4 电预热系统
        2.1.5 燃烧器主体
    2.2 实验步骤
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 预热温度分布规律
        2.3.2 多孔介质内柴油预蒸发燃烧的火焰传播现象
        2.3.3 温度分布规律
        2.3.4 排放特性
    2.4 结论
3 多孔介质燃烧器内柴油燃烧的数值模拟
    3.1 数学模型
        3.1.1 离散相控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 辐射模型
        3.1.4 组分输运模型
        3.1.5 液滴破碎模型
        3.1.6 液滴与连续相之间的耦合
    3.2 物理模型及初始条件
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 初始温度场
    3.3 计算结果与讨论
        3.3.1 模型的有效性验证
        3.3.2 堆积床整体温度分布及火焰传播现象
    3.4 本章小结
4 液体燃料在多孔介质内预蒸发燃烧的影响因素分析
    4.1 入口速度对燃烧特性的影响
    4.2 当量比对燃烧特性的影响
    4.3 喷油角度对燃烧特性的影响
    4.4 堆积小球直径对燃烧特性的影响
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]多孔介质内气/液燃料过滤燃烧的试验[J]. 刘宏升,续真杰,解茂昭,姜霖松.  上海交通大学学报. 2015(01)
[2]乙醇-空气稀液雾值班火焰的大涡模拟研究[J]. 陈靖,朱旻明,刘明侯,陈义良.  推进技术. 2015(02)
[3]泡沫陶瓷内热输运现象的数值模拟研究[J]. 陈仲山,刘宏升,解茂昭,贾明,刘红.  工程热物理学报. 2013(12)
[4]预混气体在多孔介质中燃烧火焰面倾斜的演变[J]. 史俊瑞,李本文,于春梅,闫中元.  东北大学学报(自然科学版). 2013(02)
[5]多孔介质中液体喷雾燃烧的实验研究[J]. 刘宏升,解茂昭.  工程热物理学报. 2009(03)
[6]正庚烷液滴在惰性多孔介质内的燃烧[J]. 林博颖,陈义良,刘明侯.  中国科学技术大学学报. 2009(01)
[7]自由堆积多孔介质内预混燃烧火焰传播[J]. 凌忠钱,周昊,钱欣平,李国能,岑可法.  化工学报. 2008(02)
[8]稀混合气低速过滤燃烧的数值模拟与理论分析[J]. 史俊瑞,解茂昭,李刚.  燃烧科学与技术. 2008(01)
[9]自由堆积多孔介质内超绝热燃烧的试验研究[J]. 凌忠钱,周昊,李国能,岑可法.  浙江大学学报(工学版). 2008(02)
[10]材料性质和燃料特性对浸没在多孔介质中的液体燃料燃烧特性影响[J]. 孔文俊,刘星宇,王宝瑞.  工程热物理学报. 2007(01)



本文编号：3216505