基于Damk_hler數(shù)的層流擴(kuò)散火焰抑制評(píng)價(jià)數(shù)值模擬.pdf

1、現(xiàn)實(shí)火災(zāi)場(chǎng)景中會(huì)涉及多種燃料的混合燃燒，燃料種類的多樣化導(dǎo)致了燃燒過程的復(fù)雜化，燃燒過程中包含了熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)和輸運(yùn)現(xiàn)象。燃燒問題是多尺度的，在預(yù)混燃燒中不同反應(yīng)的化學(xué)時(shí)間尺度存在十分巨大的差異;而在擴(kuò)散燃燒中同時(shí)存在著化學(xué)反應(yīng)時(shí)間尺度和混合時(shí)間尺度，化學(xué)作用和擴(kuò)散作用相互耦合。數(shù)值模擬方法在研究實(shí)驗(yàn)中難以測(cè)量的燃燒中的微觀變化有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，使用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法研究混合燃料的預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散火焰中化學(xué)與混合的耦

2、合作用，對(duì)于全面了解燃燒進(jìn)程有著十分重要的意義。
　　本文采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬，對(duì)混合燃料的預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)及燃燒特性進(jìn)行研究，分析混合比率對(duì)點(diǎn)火延遲時(shí)間、火焰厚度、層流燃燒速度、化學(xué)反應(yīng)滯留時(shí)間及組分分布情況的影響。以乙醇/氫氣/空氣混合氣體為研究對(duì)象進(jìn)行數(shù)值模擬，研究發(fā)現(xiàn)一定程度上氫氣含量的增加能夠縮短混合氣體的點(diǎn)火延遲時(shí)間，并且氫氣對(duì)點(diǎn)火延遲時(shí)間的影響隨著溫度的升高而逐漸減小。隨著混合比率的增大，層流燃燒速度增大，并且在混合比

3、率大于0.4時(shí)顯著增大?；鹧婧穸燃盎瘜W(xué)反應(yīng)滯留時(shí)間隨氫氣增加而逐漸減小，氫氣含量增加能夠明顯改善燃料在貧燃情況下的燃燒特性。此外，進(jìn)一步分析組分分布情況得知?dú)錃馓砑邮够鹧嬷蠬、O、OH自由基濃度峰值增大，并且H+O+OH濃度峰值與層流燃燒速度存在線性關(guān)系。
　　為研究擴(kuò)散火焰中化學(xué)與混合的耦合作用，本文提出基于Darnk(o)hler數(shù)的滅火添加劑火焰抑制效果評(píng)價(jià)的思路，選擇詳細(xì)機(jī)理較簡(jiǎn)單的氫氣進(jìn)行二維軸對(duì)稱同向流擴(kuò)散火焰的模擬，

4、旨在通過分析Damk(o)hler數(shù)的變化研究滅火添加劑的擴(kuò)散作用及化學(xué)作用對(duì)火焰抑制效果的影響。通過對(duì)未添加及添加1％的Br2對(duì)氫氣預(yù)混火焰和同向流擴(kuò)散火焰的影響進(jìn)行數(shù)值模擬，研究滅火添加劑對(duì)溫度及主要自由基的影響，并在擴(kuò)散火焰中通過層流火焰理論計(jì)算兩種火焰的化學(xué)特征時(shí)間及混合特征時(shí)間得到Damk(o)hler數(shù)，提出基于滅火添加劑的標(biāo)量耗散率，研究滅火添加劑的擴(kuò)散作用及化學(xué)作用對(duì)氫氣同向流擴(kuò)散火焰的影響。研究發(fā)現(xiàn)滅火添加劑的火焰抑制