新型回热燃烧器内甲烷/空气预混催化燃烧特性的数值研究
发布时间：2021-10-26 09:35
微尺度燃烧器为我国汽车、机电、航空和军事等领域的微动力机电系统的发展提供了先决条件,其具有高能量密度和长寿命的特点。微尺度燃烧特性的研究作为微燃烧器高效、稳定持续燃烧的研究基础。近年来,研究学者对微尺度燃烧方向做了大量研究,尤其是甲烷的微尺度催化燃烧,但是至今还有许多科学和技术难题需要去解决。本文研究主要围绕微尺度燃烧器内甲烷/空气预混燃烧特性和稳燃特性展开的,主要对甲烷的催化燃烧进行了数值模拟。首先回顾了微尺度燃烧的国内外研究现状,分析和总结了开展微尺度燃烧研究所需要面临的问题,同时提出并确定本文主要的研究方向。比较系统地研究了壁面反应、流动速度、壁面参数以及几何参数等因素对甲烷催化反应过程的影响,对直通道燃烧器提出了“回热超焓结构”的改进方案,并采用三维稳态数值模拟进行研究。通过选择合适的燃烧器几何形状、壁面材料、初始条件和较好地控制散热损失来实现甲烷稳定燃烧,对进一步设计和优化微尺度燃烧提供一定理论依据和参考价值。首先,对常规微燃烧器和回热结构微燃烧器中的甲烷催化燃烧进行了数值模拟,比较系统地研究了相关因素对催化过程的影响,得出:回热结构有利于甲烷催化燃烧,且有效地将燃烧释放的热...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 回热超焓燃烧器的研究现状
1.2.2 燃烧器壁面属性的研究现状
1.2.3 燃烧器结构属性的研究现状
1.2.4 甲烷催化燃烧研究中存在的主要问题
1.3 本文研究内容
2 物理、数学模型及计算方法
2.1 模型的建立
2.1.1 物理模型
2.1.2 数学模型
2.2 催化反应机理及计算方法
2.2.1 催化反应机理
2.2.2 计算方法
2.3 数值计算验证
2.3.1 网格无关性验证
2.3.2 数值方法可行性分析
2.4 本章小结
3 常规平板燃烧器与回热超焓燃烧器内甲烷催化稳燃特性的对比数值研究
3.1 进气速度的影响
3.2 进气温度的影响
3.3 当量比的影响
3.4 本章小结
4 回热超焓燃烧器内壁面参数对甲烷催化燃烧特性的影响
4.1 壁面材料的影响
4.1.1 壁面材料对稳燃极限的影响
4.1.2 壁面材料对温度的影响
4.1.3 壁面材料对自由基的影响
4.2 壁面对流换热系数的影响
4.3 本章小结
5 回热超焓燃烧器内几何参数对甲烷催化燃烧特性的影响
5.1 隔板长度的影响
5.2 隔板与水平方向上夹角的影响
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 后续研究工作的展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]传热对微型发动机预混催化燃烧特性影响的研究[J]. 陈俊杰,闫龙飞,宋稳亚,刘志超. 推进技术. 2014(10)
[2]微小型凹腔燃烧器内甲烷/空气预混火焰特性[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,皮博明,杜一庆. 化工学报. 2014(09)
[3]阻塞比对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,皮博明. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[4]Effects of synthesis methods on the performance of Pt + Rh/Ce0.6Zr0.4O2 three-way catalysts[J]. Zongcheng Zhan,Liyun Song,Xiaojun Liu,Jiao Jiao,Jinzhou Li,Hong He. Journal of Environmental Sciences. 2014(03)
[5]瑞士卷燃烧器中火焰位置影响因素的研究[J]. 李艳霞,刘中良,宫小龙,桑丽霞. 工程热物理学报. 2013(12)
[6]微型缩放喷管中氢气/空气预混燃烧实验研究[J]. 邓尘,杨卫娟,王威,周俊虎,刘建忠,岑可法. 中国电机工程学报. 2014(02)
[7]固体材料对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响[J]. 万建龙,范爱武,刘毅,皮博明,姚洪. 化工学报. 2014(03)
[8]等温壁面条件壁面反应对微小通道内H2/空气预混火焰的影响[J]. 冯耀勋,杨浩林,赵黛青. 中国电机工程学报. 2013(23)
[9]燃烧室结构对微燃烧器内甲烷燃烧的影响[J]. 刘伟,陈琪. 小型内燃机与摩托车. 2013(02)
[10]微型凹腔燃烧器内氢气/空气的预混燃烧特性[J]. 万建龙,程哲,范爱武,刘伟. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]外置瑞士卷多孔介质燃烧器特性研究[D]. 马培勇.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]多孔介质回热微小燃烧器燃烧特性研究[D]. 张凯.郑州大学 2012
本文编号：3459271
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要符号表
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 回热超焓燃烧器的研究现状
1.2.2 燃烧器壁面属性的研究现状
1.2.3 燃烧器结构属性的研究现状
1.2.4 甲烷催化燃烧研究中存在的主要问题
1.3 本文研究内容
2 物理、数学模型及计算方法
2.1 模型的建立
2.1.1 物理模型
2.1.2 数学模型
2.2 催化反应机理及计算方法
2.2.1 催化反应机理
2.2.2 计算方法
2.3 数值计算验证
2.3.1 网格无关性验证
2.3.2 数值方法可行性分析
2.4 本章小结
3 常规平板燃烧器与回热超焓燃烧器内甲烷催化稳燃特性的对比数值研究
3.1 进气速度的影响
3.2 进气温度的影响
3.3 当量比的影响
3.4 本章小结
4 回热超焓燃烧器内壁面参数对甲烷催化燃烧特性的影响
4.1 壁面材料的影响
4.1.1 壁面材料对稳燃极限的影响
4.1.2 壁面材料对温度的影响
4.1.3 壁面材料对自由基的影响
4.2 壁面对流换热系数的影响
4.3 本章小结
5 回热超焓燃烧器内几何参数对甲烷催化燃烧特性的影响
5.1 隔板长度的影响
5.2 隔板与水平方向上夹角的影响
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 后续研究工作的展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]传热对微型发动机预混催化燃烧特性影响的研究[J]. 陈俊杰,闫龙飞,宋稳亚,刘志超. 推进技术. 2014(10)
[2]微小型凹腔燃烧器内甲烷/空气预混火焰特性[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,皮博明,杜一庆. 化工学报. 2014(09)
[3]阻塞比对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响[J]. 万建龙,刘毅,范爱武,皮博明. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[4]Effects of synthesis methods on the performance of Pt + Rh/Ce0.6Zr0.4O2 three-way catalysts[J]. Zongcheng Zhan,Liyun Song,Xiaojun Liu,Jiao Jiao,Jinzhou Li,Hong He. Journal of Environmental Sciences. 2014(03)
[5]瑞士卷燃烧器中火焰位置影响因素的研究[J]. 李艳霞,刘中良,宫小龙,桑丽霞. 工程热物理学报. 2013(12)
[6]微型缩放喷管中氢气/空气预混燃烧实验研究[J]. 邓尘,杨卫娟,王威,周俊虎,刘建忠,岑可法. 中国电机工程学报. 2014(02)
[7]固体材料对微型钝体燃烧器吹熄极限的影响[J]. 万建龙,范爱武,刘毅,皮博明,姚洪. 化工学报. 2014(03)
[8]等温壁面条件壁面反应对微小通道内H2/空气预混火焰的影响[J]. 冯耀勋,杨浩林,赵黛青. 中国电机工程学报. 2013(23)
[9]燃烧室结构对微燃烧器内甲烷燃烧的影响[J]. 刘伟,陈琪. 小型内燃机与摩托车. 2013(02)
[10]微型凹腔燃烧器内氢气/空气的预混燃烧特性[J]. 万建龙,程哲,范爱武,刘伟. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(01)
博士论文
[1]外置瑞士卷多孔介质燃烧器特性研究[D]. 马培勇.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]多孔介质回热微小燃烧器燃烧特性研究[D]. 张凯.郑州大学 2012
本文编号：3459271
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3459271.html
