二維預混湍流燃燒的數(shù)值模擬研究.pdf

1、湍流預混燃燒是一種普遍存在的復雜工業(yè)現(xiàn)象，燃燒的優(yōu)劣直接影響著燃料利用率與燃燒污染物的排放，而節(jié)能與環(huán)保是當今世界發(fā)展的重大主題，世界各國對燃燒污染物的排放提出了越來越嚴格的標準，因此研究湍流預混燃燒過程中燃燒污染物，特別是氮氧化物的生成，并進行燃燒過程的優(yōu)化來提高燃燒效率、控制污染物的生成與排放，具有重要的學術研究與理論價值。 本課題建立了描述突擴燃燒室這一典型工程燃燒裝置內湍流預混反應流的數(shù)學模型。采用κ-ε模型、用有限體積

2、法進行燃燒室內湍流流動模擬；忽略燃燒室內高溫輻射傳熱；采用小火焰模型來模擬湍流燃燒，并結合詳細的化學反應機理，在反應區(qū)的物理參量時均值引入PDF由層流小火焰庫統(tǒng)計求得；層流小火焰庫由CHEMKIN軟件包和預混火焰程序PREMIX生成，CHEMKIN提供了PREMIX計算所需的反應動力學，熱力學和輸運參數(shù)的輸入文件，PREMIX可以對系統(tǒng)質量守恒、能量守恒以及組分守恒方程聯(lián)立求解，模擬具有復雜化學反應的層流火焰，給出流動參數(shù)和組分濃度的分

3、布。將以上子模型耦合起來開發(fā)湍流預混燃燒過程綜合模擬程序。 采用小火焰模型對矩形突擴燃燒室進行了數(shù)值模擬。模擬結果給出了突擴燃燒室內溫度場及濃度場，中間產物HO濃度與實驗值相吻合。計算出甲烷/空氣燃燒的火焰面位置，如果入口速度v≥6.5m/s，火焰面發(fā)生破碎，則小火焰模型不適用；入口速度v＜6.5m/s時，速度增大10％，火焰長度增加2.4％，入口速度對火焰長度影響不大。通過與實驗結果對比，表明此模型能較好模擬湍流預混燃燒，對于