基于Damk_hler數(shù)的層流擴(kuò)散火焰抑制評價數(shù)值模擬.pdf

1、現(xiàn)實火災(zāi)場景中會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)動力學(xué)、流體力學(xué)和輸運現(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)時間尺度存在十分巨大的差異;而在擴(kuò)散燃燒中同時存在著化學(xué)反應(yīng)時間尺度和混合時間尺度，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驗中難以測量的燃燒中的微觀變化有著獨特的優(yōu)勢。因此，使用計算機(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)動力學(xué)數(shù)值模擬，對混合燃料的預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)及燃燒特性進(jìn)行研究，分析混合比率對點火延遲時間、火焰厚度、層流燃燒速度、化學(xué)反應(yīng)滯留時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火延遲時間，并且氫氣對點火延遲時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時顯著增大。火焰厚度及化學(xué)反應(yīng)滯留時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氫氣添加使火焰中H、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價的思路，選擇詳細(xì)機(jī)理較簡單的氫氣進(jìn)行二維軸對稱同向流擴(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)作用對火焰抑制效果的影響。通過對未添加及添加1％的Br2對氫氣預(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算兩種火焰的化學(xué)特征時間及混合特征時間得到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