基于GRI-Mech3.0的脉动燃烧NOx生成机理简化方法研究与分析

发布时间：2017-05-24 10:23

  本文关键词：基于GRI-Mech3.0的脉动燃烧NOx生成机理简化方法研究与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着天然气在能源消费中所占的比重越来越高,对于其燃烧过程中产生的NOx排放问题逐渐成为各种研究关注的重点。在降低天然气燃烧NOx排放的方法中,低NOx燃烧技术因为投入成本少而较受欢迎,其中脉动燃烧技术由于燃烧传热效果好、污染物生成相对较低且结构紧凑投资较少,具有很高的应用价值,是新型高效低污染燃烧技术的发展方向之一。 通过本课题组的研究表明,对于里克型脉动燃烧器,燃烧当量比为4时,NOx排放有极小值点,因此本文主要研究对象为脉动燃烧下当量比为4的甲烷部分预混火焰。论文分析了脉动燃烧火焰面上的NOx生成机理,对甲烷部分预混脉动燃烧化学动力学机理进行简化,并建立了脉动燃烧的层流火焰面模型,耦合了简化的动力学机理,得到了脉动燃烧降低NOx的机制。本文主要工作和成果如下： 1.利用对冲火焰模型,通过敏感性分析,研究了甲烷脉动燃烧火焰面上NOx生成的影响机理得出脉动燃烧火焰峰面上NO由瞬态型NOx机理与热力型NOx机理共同作用生成,其中瞬态型NOx机理作用在整个火焰区域,而热力型NOx机理主要作用在外部火焰区域。脉动速度振幅越大,瞬态性NOx生成机理对NO生成的主导作用越明显。 2.根据敏感性分析结果以及生成率分析法,对甲烷脉动燃烧化学动力学详细机理(GRI-Mech3.0)进行了简化,并对简化机理的准确性及适用性进行了验证。 3.建立了脉动燃烧的层流火焰面模型,并耦合简化机理建立小火焰面数据库,对稳态和脉动燃烧进行模拟,计算结果与实验数据较好的吻合,对其温度分布、NO分布以及中间产物的分布分析,得出脉动燃烧时反应物在高温区停留时间更短,同时声场作用增强了燃料混合物与空气的掺混,使得反应发生的更快速且均匀,因而降低了NOx排放。
【关键词】：甲烷 脉动燃烧 GRI-Mech3.0 NOx 层流火焰面模型
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 脉动燃烧技术11-17
• 1.2.1 概述11-14
• 1.2.2 工程价值14-16
• 1.2.3 学术意义16-17
• 1.3 国内外研究现状17-19
• 1.3.1 脉动燃烧NOx产生机理研究17-18
• 1.3.2 化学机理的研究及应用18-19
• 1.4 主要研究内容19-20
• 第二章 化学动力学及计算软件20-30
• 2.1 化学反应动力学概述20-22
• 2.1.1 反应速率20-21
• 2.1.2 基元反应概念21
• 2.1.3 化学反应动力学种类21-22
• 2.2 甲烷燃烧详细机理22-23
• 2.3 化学反应机理的简化23-26
• 2.3.1 简化机理的意义23
• 2.3.2 简化机理的方法23-25
• 2.3.3 敏感性分析方法25-26
• 2.4 计算软件26-30
• 2.4.1 CHEMKIN结构26-28
• 2.4.2 SENKIN平台28-30
• 第三章 甲烷脉动燃烧NOx生成机理分析30-50
• 3.1 NOx生成机理30-31
• 3.1.1 热力型NOx生成机理30-31
• 3.1.2 瞬态型NOx生成机理31
• 3.2 模型介绍31-35
• 3.2.1 物理模型31-33
• 3.2.2 数学模型33-35
• 3.3 温度敏感性分析35-38
• 3.4 NOx敏感性分析38-45
• 3.4.1 NO生成机理分析38-42
• 3.4.2 NO_2生成机理分析42-45
• 3.5 不同速度振幅下NOx敏感性分析45-49
• 3.5.1 速度振幅为0.1m/s时NO敏感性分析45-46
• 3.5.2 速度振幅为0.3m/s时NO敏感性分析46-47
• 3.5.3 不同速度振幅NO生成机理47-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 机理简化及层流火焰面模型50-62
• 4.1 机理简化50-54
• 4.1.1 简化过程及结果50-52
• 4.1.2 简化机理验证52-54
• 4.2 脉动燃烧层流火焰面模型54-57
• 4.2.1 物理模型54-55
• 4.2.2 数学模型55-57
• 4.2.3 化学动力学模型57
• 4.3 模拟结果与分析57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 总结和展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果68

【参考文献】

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本文编号：390512