貧燃預(yù)混旋流燃燒不穩(wěn)定性大渦模擬.pdf

1、隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，發(fā)展清潔高效的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)引起了全世界的廣泛關(guān)注，以降低NOx排放為目的的低污染燃燒技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。貧燃預(yù)混燃燒是最有前景的低污染燃燒技術(shù)，但由于其在接近貧燃熄火極限附近燃燒，非常容易產(chǎn)生熱聲振蕩問題，這會(huì)導(dǎo)致燃燒質(zhì)量下降，燃燒過程會(huì)變得非常不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)回火及局部熄火，極大降低燃?xì)廨啓C(jī)的使用壽命。
　　本文采用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)貧預(yù)混旋流燃燒過程中的流動(dòng)與燃燒問題進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論

2、如下:
　　(1)在流體力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上建立了旋流預(yù)混燃燒的大渦數(shù)值計(jì)算模型，并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比對(duì)模型進(jìn)行了有效性驗(yàn)證;
　　(2)進(jìn)行了非反應(yīng)條件下的流場(chǎng)大渦模擬研究。計(jì)算結(jié)果表明:燃燒室內(nèi)能形成穩(wěn)定的中心回流區(qū)和角回流區(qū)，中心回流區(qū)的邊界上存在著渦旋進(jìn)動(dòng)過程(Processingvortex core，PVC)，強(qiáng)烈的渦旋運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致燃燒室內(nèi)產(chǎn)生聲波的傳播，且隨著旋流數(shù)的增加，燃燒室內(nèi)聲學(xué)振蕩的頻率增加。燃

3、料空氣混合過程的研究表明，旋流數(shù)增加時(shí)，湍流強(qiáng)度增強(qiáng)，渦破碎程度提高，燃料空氣混合均勻性程度增加。
　　(3)利用建立的預(yù)混燃燒大渦模擬模型對(duì)反應(yīng)條件下的熱聲耦合振蕩特性進(jìn)行了計(jì)算和分析。結(jié)果表明，隨著當(dāng)量比降低，燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值逐漸增加，火焰溫度值逐漸降低，CO2、 CO、NOx生成量也顯著下降，充分體現(xiàn)了貧燃預(yù)混燃燒穩(wěn)定性的劣勢(shì)以及低污染的優(yōu)勢(shì);混合氣體的進(jìn)氣溫度低于650K時(shí)燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值較低，燃燒穩(wěn)定，隨著進(jìn)氣溫

4、度增加，燃燒室內(nèi)壓力振蕩幅值逐漸增加，燃燒過程變得不穩(wěn)定;旋流數(shù)較低時(shí)，火焰長(zhǎng)度較長(zhǎng)，燃燒穩(wěn)定，隨著旋流數(shù)增加，火焰長(zhǎng)度逐漸縮短，燃燒逐漸變得不穩(wěn)定，當(dāng)旋流數(shù)增加到1.3時(shí)，火焰向上游傳播進(jìn)入到預(yù)混管中，發(fā)生回火。
　　(4)熱聲耦合振蕩的相位分析結(jié)果表明，穩(wěn)定燃燒時(shí)壓力脈動(dòng)和整體熱釋放速率的脈動(dòng)耦合程度較低，相位關(guān)系不明顯;當(dāng)燃燒不穩(wěn)定發(fā)生時(shí)，壓力脈動(dòng)和整體熱釋放速率的脈動(dòng)波形基本相似，相位差小于90度。
　　(5)振蕩周