锅炉燃烧及NOx生成特性的数值仿真

针对煤燃烧排放NOx污染物造成污染,为了能准确地预测NOx的生成及提出更有效的控制NOx排放的措施,提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型,并将炉膛分区域进行合理的网格划分.应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NOx的生成特性进行研究,炉内各组分的浓度分布与NOx的生成分布存在很强的对应关系,采用EDC模型耦合反应动力学机理进行仿真.结果表明方法可以很好地反映NOx的生成特性.可以较为准确地模拟NOx的生成特性,可准确预测和有效控制NOx的排放,为优化设计提供了理论基础.     

NH3部分裂解对其均质及非预混自燃特性的影响研究

为促进氨氢可再生能源发展,文章基于高阶离散格式、详细动力学模型对NH₃及NH₃/H₂/N₂燃料的自燃过程进行了直接数值模拟研究,获得了NH₃部分裂解对均质、非预混条件下燃料着火延迟时间、关键反应路径、自燃火焰结构、火焰位移速度等动力学特性的作用机制。研究结果表明：NH₃预裂解可有效降低均质及非预混条件下的着火延迟时间,且在低温工况中尤为明显;在NH₃自燃过程中,NH₃+OH<=>H₂O+NH₂是NH₃消耗主导反应;在NH₃/H₂/N₂自燃过程中,H-O反应体系的增强使得NH₃+O<=>NH₂+OH成为额外的NH₃消耗路径,H+NH₃<=>H₂     

一种用于燃烧模拟的动态自适应化学机制方法

介绍了一种动态自适应化学机制(dynamic adaptive chemistry,DAC)方法。采用直接关系图深度搜索算法,在燃烧过程的不同时刻点,根据当地的热化学状态对详细化学反应机制进行简化,得到即时的当地简化机制,并将该简化机制应用于下一时间步的计算。求解描述化学反应动力学的控制方程时,只对活跃组分进行求解,非活跃组分保持质量份额不变,且可作为基元反应的第三体。基于DAC方法,对包含558种组分、2539个基元反应的正庚烷详细机制定压绝热大空间自燃着火过程进行模拟,得到了精确的温度、主要组分质量份额变化曲线以及着火延迟时间等参数。与详细机制模拟结果进行了对比,模拟用时不足基于详细机制的1/15,证明了该方法的正确性与高效性。     

煤粉射流燃烧及火焰传播的大涡仿真

研究煤粉射流燃烧优化控制问题,针对射流速度及挥发份含量对煤粉射流燃烧特性的影响,以小型炉膛模型为研究对象,采用大涡仿真方法(LES)和雷诺平均方法(RANS)对煤粉射流燃烧进行数值仿真,结果能够更精细地反映浓度及温度分布,且能更准确地预测火焰中心位置和炉内回流情况。然后,采用不同射流速度和挥发份含量下炉内流场分布模型特点进行仿真。仿真结果表明,射流速度过大会使火焰中心靠后,火焰直射对墙,造成较大的碰撞损失,分析发现5m/s为最优射流速度。通过不同挥发份含量煤粉对比,发现高挥发份煤的着火距离明显短于低挥发分煤,且在炉膛上部存在强烈的回流,将炉膛中心的高温气流卷吸到喷口附近,从而加快煤粉气流的升温及着火速度。仿真结果可为煤粉射流燃烧的稳定性和系统优化设计提供理论依据。     

基于大涡模拟的煤粉湍流燃烧研究

基于开源计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)计算程序包OpenFOAM模拟煤粉燃烧特性,运用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法模拟炉内燃烧情况,研究煤粉颗粒直径对火焰特性的影响,通过对比分析模拟结果和试验数据,验证LES及所用模型对气-固两相煤...