稀释剂对合成气微混合燃烧特性影响的数值模拟研究

发布时间：2023-05-20 03:32

　　微混合燃烧技术是一种通过缩小燃料和空气混合尺度来实现超低排放的新型燃烧技术,其独特的微型喷嘴阵列式布置方式,能够将完整的长火焰分解成许多个短小的微混合火焰,减小火焰长度和宽度,缩短烟气在高温区停留时间,进而实现低氮排放。本文基于自主设计的单喷嘴微混合燃烧器,以合成气为燃料,N2、CO2和Ar三种惰性气体作为稀释剂,研究流速、稀释率和稀释剂种类的变化对微混合燃烧器相关燃烧特性的影响,并基于单喷管燃烧器的模拟数据,研究了多喷管情况下燃烧器冷热态流场分布规律及相关燃烧特性。本文首先对单喷嘴微混合燃烧器的结构进行分析并建立了燃烧器流体域模型和流体域结构网格,通过网格无关性验证确定了后续模拟所采用的网格数量,然后查阅文献,分析对比了不同的合成气燃烧机理,最终采用一种16步简化合成气燃烧机理用于微混合燃烧器的热态模拟。在确定燃烧器网格模型和燃烧机理之后,本文以微混合燃烧器出口燃料分布均匀性、回流率、热态温度场形态和燃烧温度为评价指标,研究了当合成气成分为H2:CO=1:1和H2:CO=2:1时,旋流孔流速、稀释率和稀释剂种类的变化对上述燃烧器流场和燃烧特性的影响,确定了适用于不同合成气成分下的微混...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 微混合燃烧技术国内外研究现状
        1.2.2 合成气稀释燃烧技术国内外研究现状
        1.2.3 燃用合成气的燃气轮机技术国内外研究现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 数值模拟方法分析
    2.1 引言
    2.2 单喷嘴微混合燃烧器结构分析
    2.3 网格划分
    2.4 数值模拟方法简介
        2.4.1 湍流模型
        2.4.2 燃烧模型
        2.4.3 边界条件
    2.5 合成气燃烧机理
    2.6 数值模拟方法可行性分析
    2.7 无关性验证
第3章 单喷嘴微混合燃烧器冷态流动和混合特性分析
    3.1 引言
    3.2 微混合燃烧器冷态流场及组分分布特性
    3.3 不同合成气成分下微混合燃烧器出口均匀性分布规律
        3.3.1 旋流孔流速对微混合燃烧器出口均匀性的影响
        3.3.2 稀释率对微混合燃烧器出口均匀性的影响
        3.3.3 稀释剂种类对微混合燃烧器出口均匀性的影响
    3.4 不同合成气成分下微混合燃烧器冷态流场回流率变化规律
        3.4.1 旋流孔流速对微混合燃烧器冷态回流率的影响
        3.4.2 稀释率对微混合燃烧器冷态回流率的影响
        3.4.3 稀释剂种类对微混合燃烧器冷态回流率的影响
    3.5 本章小结
第4章 单喷嘴微混合燃烧器燃烧特性分析
    4.1 引言
    4.2 微混合燃烧器热态流场及组分分布特性
    4.3 不同合成气成分下微混合燃烧器热态流场回流率变化规律
        4.3.1 旋流孔流速对微混合燃烧器热态回流率的影响
        4.3.2 稀释率对微混合燃烧器热态回流率的影响
        4.3.3 稀释剂种类对微混合燃烧器热态回流率的影响
    4.4 不同合成气成分下微混合燃烧器温度场的变化规律
        4.4.1 旋流孔流速对微混合燃烧器温度场的影响
        4.4.2 稀释率对微混合燃烧器温度场的影响
        4.4.3 稀释剂种类对微混合燃烧器温度场的影响
    4.5 合成气微混合燃烧的火焰模式分析
        4.5.1 湍流燃烧火焰模式
        4.5.2 不同合成气成分下的微混合火焰模式计算
    4.6 本章小结
第5章 微混合燃烧器多喷嘴结构布置方式及其冷热态流场特点分析
    5.1 引言
    5.2 现有微混合燃烧器微喷嘴布置特点分析
    5.3 多喷嘴无旋布置结构冷热态流场分布规律
    5.4 多喷嘴中心有旋布置结构冷热态流场分布规律
    5.5 多喷嘴有旋布置结构冷热态流场分布规律
    5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3820457