两层多孔介质燃烧器的数值模拟

通过一维数值模拟研究了预混气体在两层多孔介质燃烧器内的燃烧特性,着重研究两层多孔介质燃烧器中的超绝热燃烧和火焰的稳定区域。结果表明,预混气体在两层多孔介质内可以发生一定程度的超绝热燃烧,贫燃极限可以扩展到0.45。两层多孔介质能够在较宽的流速范围内将火焰稳定在它的交界面上。数值预测的最小和最大火焰传播速度与实验取得了相同的趋势,其火焰传播速度至少是自由空间中的3倍。     

多孔介质回热微燃烧器预混燃烧特性研究

设计了多孔介质回热徽燃烧器,对微燃烧器内H2/Ak的预混燃烧特性进行了实验研究和数值模拟,实验结果表明,当过量空气系数1.0＜α＜3.0时,微燃烧器具有较高的燃烧效率,出口烟气温度和较低的燃烧热损失率,且燃烧热功率P越高,α越大,热损失率越小.当P=100 W时,其出口烟气温度最高可达到1 232 K,当α=3.0时,燃烧效率仍达到96.85％,而热损失率仅为14.87％.数值模拟结果表明,由于采用了回热夹层和多孔介质回热结构,有效地回收了热量损失,使得微燃烧器具有良好的热性能.证明设计的多孔介质回热微燃烧器是一种燃烧效率高、热损失率低的微燃烧器.     

多孔介质中预混火焰燃烧速率的预示

本文提出了一种预估多孔介质中预混火焰燃烧速率的方法。在构成气，固两相合一模型的基础上，用光学厚极限条件下的扩散近似法简化其中的热辐射项，从而由基本能量方程导出计算火焰传播速度的迭代关系式，其中包含综合多孔介质传导和辐射的等效导热系数。然后应用此数值迭代法，分别计算出在多孔泡沫陶瓷中层流预混火焰及无多孔介质存在的自由火焰的燃烧速率。     

天然气在渐变型多孔介质中的预混燃烧

设计了孔径沿程变化的渐变型多孔介质(GVPM)燃烧器，为了解天然气在其中的预混燃烧特性，对燃烧室气体、固体温度分布和CO、NO；污染物排放进行了测量．试验研究了渐变型多孔介质中燃烧的温度场分布、火焰移动、污染物排放、稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律．将研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧进行比较，发现渐变型多孔介质中的燃烧可以有更多的优点，包括均匀温度场分布、极低污染物排放、高火焰速度、高稳定性、宽燃烧极限和有很大的负荷调节范围等．     

多孔介质中预混式燃烧的数值研究

本文考虑向燃烧室中插入高孔隙率的多孔介质的燃烧过程,根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气体在惰性多孔介质中预混燃烧的一维数学模型,模拟了不同条件下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布及气体流速、当量比和吸收系数对燃烧室气体温度峰值的影响.结果表明,多孔介质的存在明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,加速了燃烧反应的进行,燃烧室利用率提高.     

微型燃烧器内多孔介质催化燃烧的数值模拟

通过建立简易的二维微型燃烧器模型,用Fluent软件对甲烷和空气的预混气体在微型燃烧器内的燃烧情况进行了数值模拟.讨论了甲烷通入质量浓度,混合气体通入速度,气体入口温度对燃烧状况的影响,得出了不同情况下燃烧器内的温度变化趋势,为燃烧器的结构改进提供了理论依据.结果表明:入口质量浓度越大,通入速度越大,气体入口温度越低,...     

惰性多孔介质中预混燃烧的研究进展

预混气体在惰性多孔介质中的燃烧具有燃烧速度快、燃烧效率高、温度分布均匀、贫燃极限宽、节约能源、污染物排放低等优点。介绍了惰性多孔介质中预混气体单向流动燃烧和往复流动燃烧的原理和特点,详述了火焰传播与驻定的机理,以及火焰传播中的不稳定现象,分析了影响火焰传播的因素,讨论了数值模拟中的物理模型、控制方程、边界条件、反应机理和求解方法,回顾了预混气体多孔介质燃烧技术的应用情况,分析指出了有待进一步研究的问题。     

分段多孔介质燃烧器二次进气燃烧排放研究

对从中间段——燃烧管中上游段多孔泡沫陶瓷与下游段多孔泡沫陶瓷之间的一段间隙结构 ,引入二次空气的多孔介质燃烧器的 CO和 NO排放浓度进行了实验测试 ,较系统地研究了化学当量比、混合气流率和不同比率二次空气对天然气 /空气燃烧排放的影响。结果表明 ,加入适当比率的二次空气 ,不仅能够在相当宽的流速范围内使火焰很好地稳定在中间段 ,而且能得到低水平的 CO排放浓度 ,特别对较低当量比效果更为明显。同时 ,当火焰定位在中间段或近旁时 ,在化学当量比为 0 .4 5～ 0 .8范围内 NO的排放值能够低于 6× 10 - 6 ,达到了很理想的低排放水平     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

甲烷在多孔介质中过滤燃烧制氢的数值模拟

对燃料极富条件下(φ>2.0)甲烷在多孔介质中的部分氧化重整制取氢气的工艺过程进行了数值模拟.建立了一维定常双温度模型,采用详细化学反应机理GRI1.2,着重研究燃烧区峰值温度、主要化学组分的分布规律和氢气的转化效率.讨论了混合气体流速、当量比等参数对甲烷转化特性的影响.数值模拟结果与文献[4]的实验结果基本吻合.     

Simulation of thermally‐enhanced combustion in a porous medium burner

Premixed combustion in a porous medium burner is investigated numerically. A two‐dimensional steady, laminar flow model is used. A single‐step reaction of methane is used for the chemical kinetic model. The model also includes thermal radiation transport of the porous media that is placed inside the burner. The radiative transport equation is solved by using the discrete ordinate method. The results show that, for each equivalence ratio, the flame can be stabilized at various axial locations with different flame speeds. The flame temperature increases with the equivalence ratio and flame speed. Furthermore, the energy release rates are much higher than that of a free flame for the same equivalence ratio as a result of higher flame speed. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 35(1): 75–88, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20088     

某型燃气轮机燃烧室燃烧流场数值研究

燃气轮机燃烧室的燃烧特性受到旋流强度、雾化特性等因素的强烈影响,旋流强度和雾化特性分析对燃烧室的设计和优化具有非常重要的作用。对燃气轮机燃烧室的燃烧流场,应用商用程序FLUENT进行了数值模拟,并分析了空气过量系数α和燃油雾化粒径对燃烧室内燃烧特性的影响。模拟结果表明,控制空气过量系数和燃油雾化粒径对提高燃烧室工作性能和降低污染物排放具有重要意义。     

预混燃烧数值模拟与结构改进

对煤气-空气预混燃烧进行了数值模拟,通过模拟研究了燃烧器的结构对煤气-空气预混效果的影响,优化了燃烧器的结构,使煤气-空气预混效果达到最佳。模拟结果与实际燃烧过程情况相符。     

基于反扩散火焰的低NOx旋流燃烧器数值模拟

采用非预混稳态小火焰模型（Steady Flamelet Model,SFM）耦合110步甲烷燃烧简化机理和Realizable k-ε模型对反扩散-旋流低氮燃烧器进行模拟,对比分析了不同旋流角度（30°,45°和60°）及过量空气系数（1.05,110,115和1.20）下燃烧时燃烧室内各截面轴向速度分布、中心截面温度及NOx质量浓度分布。详细研究了燃烧室内天然气与空气的燃烧特性及NOx的排放规律。模拟结果表明：随着旋流叶片角度逐渐增大,燃烧室内回流作用逐渐增强,导致火焰长度变短、燃烧室内最高温度及出口NO质量浓度逐渐降低;在旋流叶片角度为60°时,出口NO质量浓度仅为114 mg/m3;随着过量空气系数逐渐增大,火焰末端温度逐渐提高,导致燃烧室出口NO排放量逐渐增大;在过量空气系数为1.2时,出口NO质量浓度达到294 mg/m3,相比于过量空气系数为1.05时,其NO排放量增加153%。     

当量比对环管型燃烧室内NOx生成特性影响的研究

采用数值模拟方法研究了当量比对环管型燃烧室内燃烧及NO_x生成特性的影响,分析了不同当量比时燃烧室内流场、温度场、热力型NO_x生成速率分布、出口温度分布系数(OTDF)及出口NO_x浓度的变化。模拟过程中,保持空气量不变,通过调整入口甲烷量来改变当量比。研究表明:增大当量比,燃烧室内燃烧反应速率加快,轴向速度升高,高温区域沿径向扩张,其范围明显扩大,热力型NO_x生成速率加快,其高速率范围与高温区域重合,出口NO_x浓度上升,而OTDF始终处于合理范围内。因此,在当量比为0.48~0.54范围内,适当降低当量比有利于控制出口NO_x浓度。     

生物质热燃气多孔介质直燃机理与脱焦特性研究

为研究含焦油的生物质热燃气在多孔介质中的燃烧机理与焦油燃烧脱除特性,采用固相实体颗粒堆积法模拟多孔介质,通过分析燃烧过程中反应器内温度、热流密度以及反应动力学速率等参数场的分布特征,揭示了当量比对生物质热燃气多孔介质燃烧过程的显著影响作用.研究表明,焦油燃烧脱除过程中直接氧化反应速率高是决定焦油出口浓度小、转化率高的关...     

当量比对涡轮叶间燃烧性能影响的数值模拟

为探究涡轮叶间燃烧性能,设计了4种不同当量比的工况,利用 FLUENT 软件的 Realizable k-ε湍流模型、PDF 燃烧模型、DO 辐射模型和离散相模型对燃烧室的流动及燃烧进行数值模拟.结果表明:燃烧室能在广泛的当量比(2.59~0.81)下保持性能稳定,燃烧效率保持在96%以上、总压损失低于2.4%,气体温度提高650,K 左右;降低当量比,能够提高燃烧效率,降低 CO、UHC、NOx 等污染物排放,改善温度分布,但会造成更大的总压损失;最优当量比等于1.00,此时燃烧效率在99.95%以上,总压损失相对低(1.5%),出口径向温度呈抛物线型分布,最适合燃烧室设计.与文献对比发现,选取的工况合理,其结果对涡轮叶间燃烧室设计具有参考价值     

氢气非预混燃烧的流场输运特性分析

采用高精度直接数值模拟的方法对氢气非预混燃烧流场进行了精细的预测.模拟所求解的控制方程为三维可压缩的无量纲形式的Navier-Stokes方程,采用六阶精度紧致差分格式,结合基于详细化学反应和输运过程的FGM化学反应机制,利用768个处理器核、共近4.53亿网格点进行了基于CPU的大规模高效并行计算,分析氢气非预混燃烧特性,并进一步探讨了浮力对氢气燃烧流场输运特性的影响.研究发现,由于氢气燃烧过程中产生不同扩散性质的化学组分,使燃烧过程中遵循优势扩散的行为.这将影响流场的输运特性和火焰不稳定性的形成.在浮力驱动的氢气优势扩散燃烧流场中,对流是质量、动量及热量输运行为的主要影响因素,而无浮力火焰中优势扩散主导着流场的输运特性.平均统计结果表明,有浮力和无浮力的燃烧流场中都可以捕捉到逆梯度输运现象,且浮力会促进逆梯度输运行为的发生.