稀释气体和氢气对甲烷/空气预混层流火焰燃烧特性的影响研究

发布时间：2023-05-13 21:33

　　随着国际原油的紧缺和越来越严格的发动机排放要求,对替代燃料的研究越来越受到燃烧研究学者的关注。天然气被认为是传统化石能源最清洁和最有前途的替代者,因此获得了广泛研究。甲烷是天然气中最主要的成分,其作为最简单的碳氢燃料,在燃烧中仍存在燃烧速度相对较低,燃烧效率不高,燃烧常规污染物,特别是氮氧化物超标的问题。基于此背景,本文提出对甲烷/空气火焰开展了稀释气体及氢气的掺混燃烧动力学机理研究,以期从基础角度建立天然气高效、洁净燃烧的基础途径。论文通过甲烷/空气层流预混McKenna稳定火焰测试,获得了不同添加条件下的甲烷/空气火焰的温度结构,重点剖析了不同掺混气体对火焰厚度、放热率、火核温度等关键参数的影响;并基于测试所得的火焰温度结构,利用PREMIX火焰模拟软件,研究了掺混氢气及稀释气体后燃烧器稳定层流火焰的动力学变化。本文研究内容及主要结论总结如下:比较研究了氮气和二氧化碳稀释气体对甲烷/空气层流预混火焰的动力学影响。研究了两种不同稀释气体对火焰的最大火焰温度,最大火焰温度梯度,火焰厚度,火焰内焰的平均温度,热放率等特性的影响规律。通过实验和分析发现:由于二氧化碳气体具有更大的比热容,因...

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【学位级别】：硕士

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英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文提出的意义
    1.4 本文主要内容
2 实验方法与火焰反应模型
    2.1 实验方法
        2.1.1 实验系统
        2.1.2 实验过程和方法
        2.1.3 实验数据结果
    2.2 火焰模拟
    2.3 控制方程
        2.3.1 假设
        2.3.2 守恒定律
        2.3.3 求解
    2.4 计算软件介绍
    2.5 求解方法
    2.6 火焰参数计算
        2.6.1 掺氢率
        2.6.2 当量比
        2.6.3 稀释率
        2.6.4 放热率
3 稀释气体对甲烷/空气预混层流火焰热力学特征影响对比研究
    3.1 火焰测试条件
    3.2 火焰温度结构
        3.2.1 预混层流火焰温度曲线
        3.2.2 层流预混火焰的温度梯度
        3.2.3 火焰厚度
    3.3 火焰模拟计算
    3.4 本章小结
4 氢气的化学性质对甲烷/空气预混层流火焰的影响
    4.1 火焰计算条件
    4.2 火焰热力学结构
    4.3 火焰动力学分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录:
    B. 作者在攻读学位期间参与的论文目录:
附表



本文编号：3816560