H 2 /CH 4 射流无焰燃烧建立条件的数值模拟研究

发布时间：2021-08-22 07:13

　　为了探索高温伴流射流（jet in hot coflow, JHC）无焰燃烧（moderate or intense low oxygen dilution, MILD）建立的条件,利用数值模拟的方法研究了JHC火焰在不同伴流温度与伴流氧气质量分数下的火焰特性。使用商业CFD软件ANSYS FLUENT 15.0,开展稳态RANS（Reynolds averaged Navier-Stokes）模拟,湍流模型采用标准κ-ε双方程模型,化学反应采用DRM 22详细反应机理,湍流与化学反应的相互作用采用涡耗散概念（EDC）模型。模拟结果表明:提高伴流温度加强了火焰内部的传热过程;降低氧气浓度减小了化学反应释放的热量,显著降低了火焰亮度,使火焰锋面变得模糊,氧气浓度在转变燃烧状态时起到更加明显的作用;燃料主射流的初始速度决定了反应区域的湍流时间尺度,伴流温度通过影响湍流时间尺度影响宏观燃烧状态;降低伴流氧气浓度增加了化学反应时间尺度,使宏观燃烧更均匀温和,燃烧模式的转变过程更加规律可控。 

【文章来源】：能源工程. 2020,(05)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

模拟结果(实线)与实验数据(散点)

图6比较了常规燃烧(工况1)、高温燃烧(工况4)和MILD燃烧(工况7)的温度分布。可以看到,工况4的高温区域分布最广,温度峰值最高;工况7的高温区域的温度峰值最低,高温区域与伴流之间的温度差最小,温度分布最均匀,符合MILD燃烧的特征。由于高速射流的卷吸作用,高温伴流与主射流混合区域中的反应可以认为是在充分搅拌反应器(well stirred reactor, WSR)条件下发生。根据Cavaliere等[20]的研究,MILD燃烧的定义为在WSR中混合物温度大于其自燃温度,同时燃烧产物的最大温升小于混合物的自燃温度。为了比较不同工况条件对燃烧温度的影响,排除不同伴流温度的干扰,定义燃烧场内某一点的温度变化ΔT为:

工况1到工况4(左)和工况4到工况7(右)

【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress and recent trend in MILD combustion[J]. DALLY B B.  Science China Technological Sciences. 2011(02)



本文编号：3357270