高壓燃燒室內(nèi)甲烷預(yù)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(shí)的逐漸加強(qiáng)，污染物的排放問題成為社會(huì)普遍關(guān)注的話題。實(shí)現(xiàn)低污染排放是各國(guó)當(dāng)先在燃?xì)廨啓C(jī)研究方面追求的主要目標(biāo)，因此，優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的NOx排放技術(shù)，如何在提高燃燒效率的同時(shí)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(shè)計(jì)及優(yōu)化燃燒室燃燒技術(shù)的重中之重，是人們關(guān)注和研究的焦點(diǎn)問題。
　　本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外不同燃燒技術(shù)研究，運(yùn)用數(shù)值計(jì)算軟件Fluent對(duì)干式低排放高壓燃燒室的燃燒特性進(jìn)行模擬研

2、究，歸納總結(jié)出關(guān)于甲烷預(yù)混燃燒的一定規(guī)律，為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。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(duì)模型燃燒室進(jìn)行建模，為驗(yàn)證模型能否用于高壓燃燒的模擬研究，從兩方面測(cè)試模擬結(jié)果的合理性:網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)值驗(yàn)證。經(jīng)測(cè)試，網(wǎng)格數(shù)量為43萬時(shí)具有較好的網(wǎng)格無關(guān)性，模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)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(jié)果的影

3、響，分析了整體溫度場(chǎng)、特征直線上的溫度分布及NOx生成，結(jié)果表明:EDC模型計(jì)算結(jié)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(dāng)量比對(duì)于對(duì)燃燒室燃燒和污染物生成的影響，詳細(xì)比較分析了燃燒室內(nèi)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(dāng)量比的增大，燃燒室內(nèi)流場(chǎng)變化較小;溫度場(chǎng)變化較大，高溫區(qū)明顯擴(kuò)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(jìn)氣溫度對(duì)于燃燒室內(nèi)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(chǎng)、流場(chǎng)分布、NOx生成。分析表明:隨著進(jìn)氣溫度的增大，整體軸向速度略有增加;高溫區(qū)擴(kuò)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?jǐn)?shù)上升，NOx排放濃度迅速上升。經(jīng)整理歸納得出甲烷預(yù)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