燃燒計(jì)算中火焰面模型的研究.pdf

1、在目前以及可以預(yù)見的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，化石燃料的燃燒依然是人類獲取能源的主要途徑。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值計(jì)算已經(jīng)成為進(jìn)行燃燒學(xué)研究和工程應(yīng)用中舉足輕重的方法之一。實(shí)際燃燒問題發(fā)生在三維復(fù)雜流場(chǎng)中，這種現(xiàn)象的描述需要結(jié)合連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程、組分方程和狀態(tài)方程，剛性的化學(xué)反應(yīng)及其龐大的反應(yīng)機(jī)理與多尺度的流動(dòng)耦合在一起，更是大大增加了方程求解的難度?；鹧婷婺Ｐ驮趯?shí)際火焰簡(jiǎn)化為一維結(jié)構(gòu)加以把握的同時(shí)，在某種程度上實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)和化學(xué)

2、反應(yīng)之間的解耦，能夠以較少的計(jì)算量比較好地預(yù)測(cè)多種燃燒現(xiàn)象，非常適合在工程中推廣應(yīng)用?；鹧婷婺Ｐ偷臏?zhǔn)確性和局限性，以及改進(jìn)的具體方法值得深入研究。
　　 此外，在許多實(shí)際燃燒裝置中，反應(yīng)物并不是以典型的非預(yù)混或者預(yù)混的方式相混合，而是以部分預(yù)混的方式混合并進(jìn)行燃燒。即使是在非預(yù)混燃燒中，火焰的點(diǎn)燃、傳播和駐定也包含部分預(yù)混燃燒現(xiàn)象。這就需要我們開展針對(duì)部分預(yù)混燃燒的專門研究。
　　 火焰面數(shù)據(jù)庫(kù)的建立是改進(jìn)火焰面模型的重

3、要一環(huán)，具體來(lái)說包括提高火焰燃燒狀態(tài)數(shù)據(jù)的精確性和完備性，以及熄火極限的準(zhǔn)確把握。本文先是在混合物分?jǐn)?shù)空間中的火焰面方程中加入對(duì)組分不同擴(kuò)散系數(shù)和熱輻射效應(yīng)的考慮，不僅提高了計(jì)算得到的化學(xué)熱力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性，而且提高了熄火點(diǎn)的準(zhǔn)確把握。之后，針對(duì)標(biāo)量耗散率模型開展了深入研究，并提出了求解在物理空間中建立的火焰面方程的建庫(kù)方法，并消除了人為假定的標(biāo)量耗散率分布對(duì)于火焰狀態(tài)計(jì)算結(jié)果的影響，而且加入了Soret效應(yīng)的考慮，更為準(zhǔn)確地得到了火焰

4、燃燒狀態(tài)數(shù)據(jù)。接著，又利用一種特殊方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃燒“S”型曲線的完整求解，從而極大地提高了火焰面數(shù)據(jù)庫(kù)的完備性。另外，考察了燃燒產(chǎn)物的稀釋對(duì)于火焰面模型建庫(kù)產(chǎn)生的影響。此后，基于OpenFOAM程序開發(fā)出多維流場(chǎng)中燃燒問題的直接求解器和火焰面模型求解器，分析了火焰面模型在多維燃燒CFD中的準(zhǔn)確性和局限性。
　　 在部分預(yù)混燃燒研究方面，本文結(jié)合火焰面模型和直接求解的方法，在對(duì)撞射流流場(chǎng)和同軸伴流流場(chǎng)中系統(tǒng)研究了部分預(yù)混火焰的結(jié)