煤油在多孔介質(zhì)中燃燒特性的數(shù)值模擬.pdf

1、能源是人類賴以生存的物質(zhì)條件之一,是社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要資源。隨著石油等液體燃料消費(fèi)需求的迅猛增長和環(huán)境問題的日益突出,如何實(shí)現(xiàn)液體燃料的高效清潔利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)在實(shí)現(xiàn)燃料高效清潔利用方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢,本論文依托浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(Y1090313),以液體煤油作為燃料對象,圍繞液體燃料的高效清潔利用,通過數(shù)值模擬方法,對煤油在自由空間和多孔介質(zhì)中的燃燒特性開展研究。論文工作主要包括以下內(nèi)容:

2、>　　 論文首先針對直管燃燒器,建立數(shù)學(xué)模型方程。以工程中常用的直管型燃燒器為對象,采用K-e模型處理氣液兩相流體湍流效應(yīng),運(yùn)用平均混合分?jǐn)?shù)/PDF方程的非預(yù)混燃燒模型處理煤油燃燒過程,考慮煤油噴霧和粒子運(yùn)動過程,煤油液滴的蒸發(fā)過程,假定氣固兩相之間的局部熱平衡,忽略液體和固體的輻射效應(yīng),建立液體煤油在自由空間和多孔介質(zhì)中的數(shù)學(xué)模型方程。在此基礎(chǔ)上,基于。Fluent軟件平臺,對液體煤油噴射進(jìn)入燃燒器燃燒及在燃燒器中加入多孔介質(zhì)分別進(jìn)

3、行數(shù)值模擬。
　　 煤油在自由空間中燃燒火焰特性的數(shù)值模擬。分析了煤油在自由空間條件下的燃燒特性和燃燒火焰溫度的動態(tài)演變過程;考察了過量空氣系數(shù)、噴射角度、氣相預(yù)熱溫度、液滴直徑等對連續(xù)相和離散相的燃燒溫度分布、濃度組分分布影響。結(jié)果表明,液滴直徑、燃燒室預(yù)熱溫度、過量空氣系數(shù)等對于液滴著火時間及位置對兩相之間傳熱傳質(zhì)有直接影響的因素對著火過程的影響較大。隨著這些參數(shù)的改變發(fā)生較大的變化。
　　 煤油在多孔介質(zhì)中燃燒火焰

4、溫度的數(shù)值模擬。分析了煤油在多孔介質(zhì)燃燒條件下,燃燒器內(nèi)的燃燒溫度場的分布和燃燒速率變化規(guī)律,并與自由空間中相同燃燒工況下的燃燒溫度場的變化規(guī)律進(jìn)行對比。結(jié)果表明,燃燒區(qū)域內(nèi)置多孔介質(zhì)后,燃燒火焰溫度分布明顯改善,燃燒火焰溫度明顯拓寬,燃燒區(qū)域顯著提高,燃燒區(qū)域下游溫度明顯升高,煙氣余熱回收效率明顯提高,熱量損失顯著降低。
　　 本文在為研究液體復(fù)雜湍流燃燒與詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理問題提供了先決條件,并以期為液體燃料在多孔介質(zhì)中的非預(yù)