室内火灾数值模拟方法的探讨

通过场模拟方法与Steckler的单室火灾实验资料比较，验证了作者开发的火灾场模拟模型Fire3D，同时讨论了不同燃烧模型和热辐射对计算结果的影响。定量比较显示，如果考虑燃烧和热辐射的模拟，则Fire3D能够提供与实验相吻合的速度和温度。C0含量是建筑火灾预报中的重要指标，以Flamelet，为基础的燃烧模型能计算出C0浓度。Flamelet模型和模拟热辐射的DOM方法联合运用会比较适合于建筑火灾的预报，值得进一步探讨。     

煤焦油燃烧特性数值模拟

利用数值模拟方法,选用标准k-ε湍流模型,化学反应采用涡-耗散模型,辐射模型应用P-1辐射模型,研究进油口尺寸、进气口尺寸一定,煤焦油蒸气速度和助燃气体速度不变,富氧条件下不同含氧助燃气体对燃烧室火焰空间温度场和气流场压力场的影响。结果表明,助燃气体含氧量越高,火焰温度越高,燃烧速率越快,尾气排放所带走热量越小,火焰空间温度场分布梯度变大。数值模拟结果对于煤焦油用于工业燃烧条件的设计和操作具有一定的理论指导和实践意义。     

生物质颗粒燃烧特性的数值模拟及实验研究

基于ICEM软件对燃烧室进行二维建模和结构化网格划分,并应用FLUENT软件对玉米秸秆、棉秆、木屑和稻秆4种生物质颗粒在燃烧室中进行燃烧仿真模拟,与煤粉燃烧进行对比。对比分析5种燃料燃烧时,燃烧室内不同位置中心截面的温度、O₂、CO₂和NO_x质量分数的变化曲线,同时分别对5种燃料做单独燃烧实验,结合对比分析结果将4种生物质颗粒分别和煤粉按照5.00%、10.00%、15.00%、20.00%的质量掺混比做混烧实验。研究结果表明,5种燃料中,煤粉在燃烧室中心截面上的温度最高,且最高温度比4种生物质颗粒高600 K以上,但生物质颗粒的温度分布均匀程度均优于煤粉;煤粉燃烧产生的NO_x含量最高达到2.00%,而生物质颗粒产生的NO_x含量基本为0.00%,且生物质颗粒的燃烧特性受一次风速、一次风温及自身含水率的影响较大;5种燃料燃烧时燃烧室最高温度的模拟值均高于实验值,但误差均小于20.0%,4种生物质颗粒与煤粉混合燃烧的质量掺混比不宜超过15.00%,当质量掺混比为15.00%时,燃烧...     

乙醇微型燃烧室燃烧特性的数值模拟研究

为了解决化石燃料储备不足与环境污染问题,生物质燃料作为石油替代能源得到大力提倡,如何合理地将化石燃料替换为生物质燃料且维持设备正常运行成为工程上亟待解决的问题。本文采用CFD软件研究了车载5 kW生物乙醇微型燃烧室的燃烧特性,对比分析了不同功率（0.5~5 kW）和出口温度（840~960 K）时的回流区长度与宽度、回流量、出口温度分布系数（OTDF）、出口NO体积分数等特征参数。结果表明：随着出口温度升高,回流区长度逐渐缩短,回流量减少,出口温度均匀性逐渐变差,出口NO体积分数明显增加;随着燃烧室功率增大,回流区长度变长,回流量增加,OTDF先增大后减小,NO体积分数随着功率的降低而显著升高,最大值出现在1 kW时,达到满负荷时的7倍。因此,为了实现稳定燃烧和减少污染物排放,该乙醇微型燃烧室应在较高的空燃比（即较低的出口温度）和功率下运行。     

不同比例生物柴油在工业锅炉中燃烧特性的数值模拟研究

为得到不同调和比例的生物柴油在炉膛内的燃烧过程、辐射换热能力、温度分布和燃烧后产物的浓度分布,并为研发新设备和优化已有的燃烧换热设备提供数据支撑,采用数值模拟的方法,针对生物柴油与石化柴油的混合燃料,在10%,30%,50%和100%4种不同调和比例下研究了其在工业锅炉中的燃烧特性。计算结果表明：不同调和比例的生物柴油在炉膛内燃烧过程有明显的差异,随着生物柴油比例的升高,炉膛内燃烧中心的最高温度分别为2 093,1 970,1 622和1 704 K,火焰的形状有增大的趋势,火焰中心在炉膛内的相对位置也有向炉膛尾部移动的趋势,且B50和B100生物柴油的燃烧区域有不稳定燃烧现象的出现;烟气温度是影响炉膛内表面辐射换热能力的主要参数;不同调和比例生物柴油燃烧后对应的最高NO_x浓度分别为：132,18.8,0.62和4.95 mg/m³,提高生物柴油的调和比例可以有效地降低炉膛的NO_x的排放。     

中心供风补燃装置气体扩散燃烧特性的数值模拟

利用数值模拟方法对余热锅炉中心供风烟道式补燃装置的气体扩散燃烧特性进行研究。在燃气流量为20 m3/h的工况下对比轴向温度分布和出口NOx浓度分布的数值模拟与试验结果,二者吻合良好,证明了计算模型的正确性。通过进一步的计算表明:随过剩空气系数增加、空气含氧量增大或空气温度的降低,气体主流最大速度上升,而主流最大速度区域、速度衰减特性及CH4组分的轴向和径向分布变化不大;在低过剩空气系数、高含氧量、高空气温度时,火焰呈"细长"型;反之,火焰呈"短粗"型;在低过剩空气系数、低含氧量、高空气温度时,火焰的温度分布更为均匀;增加过剩空气系数及降低空气含氧量和空气温度,可有效减少出口NOx排放;出口CO浓度仅与过剩空气系数(即空气流量)有关,与空气含氧量及空气温度无关。     

冲焰角度对燃烧特性影响的数值模拟

以冲焰式扩散燃烧器为研究对象,应用fluent数值模拟软件,运用非预混燃烧模型模拟不同的火焰对冲角度对火焰形态,燃烧温度以及CO和NOx排放量的影响。根据数值模拟结果,分析其燃烧特性和污染物排放特性随火焰对冲角度变化的规律,从而对该类燃烧器的优化设计提供指导。     

水喷淋作用下小室火灾特性

采用全尺寸实验对水喷淋作用下的小室火灾特性展开研究,揭示了小室内烟气的平均温升、O2体积分数、CO体积分数的变化规律以及溢出烟气在大空间内的充填规律.结果表明,低于临界喷淋压力,水喷淋的作用主要是控火,高于此压力,水喷淋的作用主要是灭火;水喷淋可以有效降低小室内的温度,但是也会产生大量的烟水混合气;CO体积分数在水喷淋作用后会急剧增加,控火时存在两个峰值,灭火时只有一个峰值;喷淋压力低于临界压力,CO生成量随着压力的增加而增加,喷淋压力高于临界压力,CO生成量随着压力的增加而减少,在临界压力时CO生成量达到最大;从小室溢出的烟气能在300 s左右从27m下降到3m的高度,烟气生成量与CO生成量的变化趋势一致.     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

氢气微尺度催化燃烧的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及当量比Φ和预混合气体入口速度对催化燃烧反应的影响。计算结果表明:表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;当量比Φ对氢气的催化燃烧过程有重要影响;随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在表面催化反应和空间气相反应两种控制因素;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成3种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

天然气燃烧特性与NOx排放特性数学模拟

采用详细化学反应机理并运用良好搅拌反应器模型,通过化学反应动力学模型的数值计算,就典型的4种天然气组分进行了多种工况下的燃烧特性与NOx排放特性研究.计算结果表明：助燃剂中氧含量对着火时间非常敏感,氧含量较高,着火时间提前;低氧和富燃燃烧方式均可减少NOx排放.     

氢气微尺度催化燃烧过程的数值模拟

通过耦合计算流体力学软件FLUENT和化学反应动力学软件CHEMKIN,并运用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行了数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及表面催化反应对空间气相反应的影响。计算结果表明：OH浓度的高低可用来判断微型管道内是否发生表面催化反应。由于壁面的催化作用,空间气相反应发生的难度增加,即表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;表面催化反应对空间气相反应的影响能被分成三种类型。计算结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据。     

花瓣稳燃器流场的数值模拟与特性分析

1引言花瓣稳燃器是根据第四类稳燃技术设计的一种新型的旋流燃烧器稳燃装置[1~2]。以其特殊的几何形状,形成特殊的流场,存在多种回流区。除中心回流区外,能在每个花瓣瓣后形成一个径向和两个轴向回流区,这些回流区与中心回流区融合在一起,不但能使煤粉颗粒迅速地与高温烟气混合     

基于数值模拟的某大厦特大火灾过程调查

将计算机数值模拟技术应用于火灾调查,采用大涡模拟方法再现国内某大厦特大火灾坍塌事故的火灾发展过程,完善火灾调查结论.根据现场勘查结果设置边界条件,分别对两个可能的起火点建立场景模型进行模拟.将计算得出的关键部位单位距离不可见度、温度及热通量发展趋势等数据与火灾现场勘测结果进行比较,排除了不合理的起火点,验证了另一种情况的正确性,解决了火灾现场勘测无法确定的难题,完善了火灾调查结论.根据计算再现的火灾蔓延过程,寻找延缓火势蔓延和降低火灾损失的方法.     

柴油/甲醇组合燃烧发动机的燃烧特性与排放

对一台高速直喷式柴油机采用柴油／甲醇组合燃烧方式及其纯柴油燃烧方式的燃烧特性进行了研究。其结果表明，采用柴油／甲醇组合燃烧的发动机，燃烧始点晚于采用纯柴油时的燃烧起点，但是燃烧速度快，气缸峰值压力比燃烧纯柴油时高；与纯柴油的双峰放热规律不同，组合燃烧的放热率曲线呈单峰形；组合燃烧的最高燃烧温度比燃烧纯柴油时有所降低．进而从燃烧理论上解释了采用组合燃烧可以同时降低碳烟和NOx排放的原因。     

微燃烧室内甲烷燃烧的数值模拟

建立了微燃烧室中的湍流燃烧模型,采用FLUENT软件对微燃烧室中甲烷/氧气的燃烧特性进行了数值模拟,研究了甲烷/氧气的当量比为1时不同流量对微燃烧室内燃烧的影响。计算结果表明,随着混合气流量的增加,燃烧室内的温度升高,甲烷的质量浓度下降。     

Combustion Characteristics and Kinetics of Partial Gasified Coal Char

Abstract

Combustion characteristics and kinetics of partial gasified coal char (PGC-char) were investigated in this article. Two-stage distributed activation energy model (TS-DAEM) and simple model were used to model the combustion kinetics. The experimental results showed that the combustion characteristics of PGC-chars varied with coal types and percentage of gasification. Modeling results showed that TS-DAEM could suitably describe the combustion of PGC-char. The activation energy and preexponential factor increased with the increasing of PGC-char gasification percentage, but the percent of high reactivity part decreased. This indicated that the difficulty reactive part in the partial gasified coal char became more and more with the gasification conversion. However, simple model wasn't fit to describe the combustion of PGC-char, especially for PGC-chars with obvious second peak in combustion DTG curves.