高壓燃燒室內甲烷預混燃燒過程的數(shù)值研究.pdf

1、隨著污染問題的日益加重和人類環(huán)保意識的逐漸加強，污染物的排放問題成為社會普遍關注的話題。實現(xiàn)低污染排放是各國當先在燃氣輪機研究方面追求的主要目標，因此，優(yōu)化燃氣輪機燃燒室的NOx排放技術，如何在提高燃燒效率的同時兼顧燃燒穩(wěn)定性和控制燃燒過程中污染物的生成，成為設計及優(yōu)化燃燒室燃燒技術的重中之重，是人們關注和研究的焦點問題。
　　本文總結了國內外不同燃燒技術研究，運用數(shù)值計算軟件Fluent對干式低排放高壓燃燒室的燃燒特性進行模擬研

2、究，歸納總結出關于甲烷預混燃燒的一定規(guī)律，為燃氣輪機燃燒技術的發(fā)展打下基礎。本文開展的工作和獲得的成果如下:
　　1.使用前處理軟件Gambit對模型燃燒室進行建模，為驗證模型能否用于高壓燃燒的模擬研究，從兩方面測試模擬結果的合理性:網(wǎng)格無關性驗證和實驗值驗證。經(jīng)測試，網(wǎng)格數(shù)量為43萬時具有較好的網(wǎng)格無關性，模擬結果和實驗數(shù)據(jù)吻合較好。
　　2.比較了有限速率/渦耗散模型(FR-EDM)和渦耗散概念模型(EDC)模擬結果的影

3、響，分析了整體溫度場、特征直線上的溫度分布及NOx生成，結果表明:EDC模型計算結果的高溫區(qū)明顯大于FR-EDM模型，且EDC模型的NOx高濃度區(qū)域更大;
　　3.使用三維數(shù)值模擬方法研究了當量比對于對燃燒室燃燒和污染物生成的影響，詳細比較分析了燃燒室內整體和特征直線上溫度、軸向速度分布、NOx生成和燃燒室出口NOx濃度以及出口溫度均勻性等的變化。分析表明:隨著當量比的增大，燃燒室內流場變化較小;溫度場變化較大，高溫區(qū)明顯擴大，整

4、體溫度上升;燃燒室出口溫度不均勻性增大;NOx生成及排放濃度急劇上升。
　　4.研究了進氣溫度對于燃燒室內燃燒和污染物生成的影響。分析了燃燒室特征直線和出口截面上溫度場、流場分布、NOx生成。分析表明:隨著進氣溫度的增大，整體軸向速度略有增加;高溫區(qū)擴大，中心回流區(qū)溫度上升;燃燒室出口溫度不均勻系數(shù)減小;整體NOx摩爾分數(shù)上升，NOx排放濃度迅速上升。經(jīng)整理歸納得出甲烷預混燃燒的部分基本規(guī)律，為干式低排放高壓燃燒室的穩(wěn)定燃燒、低N