燃燒化學(xué)機(jī)理簡化及甲烷湍流射流火焰的直接數(shù)值模擬研究.pdf

1、燃燒是能源及動力工程領(lǐng)域一種最基本的能量轉(zhuǎn)化方式，在各類動力設(shè)備中，比如鍋爐燃燒器及爐堂，燃?xì)廨啓C(jī)，內(nèi)燃機(jī)和航空發(fā)動機(jī)等，都有廣泛的應(yīng)用。但是，在這些應(yīng)用中燃燒幾乎全部伴隨著湍流，湍流使工程中的燃燒問題交得十分復(fù)雜。在擴(kuò)散火焰中湍流對燃料與氧化劑的混合產(chǎn)生影響，而在預(yù)混火焰中湍流則會改變火焰的傳播速度。對湍流燃燒現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，是對各類動力設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，提高燃燒效率，降低污染排放的前提。
　　 本文的研究重心在于利用直接

2、數(shù)值模擬手段，對不同火焰中的湍流與燃燒的相互作用微觀機(jī)理進(jìn)行研究，以期通過對該機(jī)理的深入理解發(fā)展新的湍流燃燒模型，最終為工程實(shí)踐提供指導(dǎo)。直接數(shù)值模擬，是近幾年才發(fā)展起來的一種湍流模擬手段，它能在不引入任何模型誤差的情況下完整的記錄湍流信息。將其與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，可以詳細(xì)的模擬湍流燃燒過程，并記錄湍流與火焰的相互作用。本文的主要工作就是圍繞該模擬方法展開的，而主要針對的是工程中常見的甲烷射流火焰。
　　 為了提高直接數(shù)值模擬的計(jì)

3、算效率，本文首先在反應(yīng)流化學(xué)機(jī)理簡化方面進(jìn)行了一定的研究，結(jié)合與NOx相關(guān)的反應(yīng)機(jī)理，闡釋了化學(xué)機(jī)理簡化的方法和步驟。然后，對貧燃的甲烷預(yù)混火焰進(jìn)行了直接數(shù)值模擬，深入的探討了渦團(tuán)所引起的彎曲，拉伸，擠壓及應(yīng)力大小等作用對預(yù)混火焰面及燃燒放熱的影響，并用概率密度PDF方法闡釋了對各種作用之間關(guān)系，在國內(nèi)學(xué)者中取得了好評。
　　 接著，利用三維的直接數(shù)值模擬結(jié)合簡化機(jī)理，對帶伴流的甲烷/空氣擴(kuò)散火焰進(jìn)行了數(shù)值研究。詳細(xì)的記錄了燃料