我國作為多煤炭少油少天然氣的國家,長久以來以煤炭為主體的能源消費結(jié)構(gòu)在為經(jīng)濟社會發(fā)展做出突出貢獻的同時也對我國的環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的傷害。雖然政府已經(jīng)開始重視調(diào)節(jié)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),但是這是個長期的過程,并且煤炭作為廉價經(jīng)濟的能源并不會迅速退出歷史舞臺,因此在使用煤炭的同時如何做到高效清潔的利用也成為了當(dāng)務(wù)之急。而煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以將煤氣化將其變?yōu)楹铣蓺膺M行清潔利用并且副產(chǎn)物可以通過梯級利用來降低成本,因此這項技術(shù)不失為一條清潔高效燃用煤炭的道路。所制得的合成氣一般都含有一定量的氫氣,鑒于氫氣極其活潑的化學(xué)特性,如何科學(xué)安全的利用合成氣也成為了一項科學(xué)課題。數(shù)值模擬作為可以深入了解湍流燃燒機理的手段已經(jīng)得到了廣大研究者的認可,直接數(shù)值模擬無需對于湍流進行任何假設(shè)就可以獲得盡量多的流動信息,詳細機理反應(yīng)則可以深入了解燃燒反應(yīng)中重要中間產(chǎn)物的詳細變化,本文基于低馬赫數(shù)下的納維斯托克斯湍流方程以及詳細機理求解燃燒反應(yīng)開發(fā)了一套直接數(shù)值模擬湍流燃燒程序,并且通過與湍流火焰面相互作用的實驗解和層流火焰速度對比驗證證明了程序在進行湍流燃燒計算上的準確性。本文借用該程序?qū)τ诤唵魏铣蓺釮₂...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 合成氣的工程應(yīng)用
    1.3 湍流與預(yù)混火焰的相互作用的直接數(shù)值模擬研究
        1.3.1 火焰面與湍流渦團相互作用研究現(xiàn)狀
        1.3.2 預(yù)混火焰熄火現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.3.3 預(yù)混火焰著火現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.3.4 等離子體強化合成氣預(yù)混火焰研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 控制方程組與數(shù)值方法
    2.1 控制方程組
        2.1.1 流體方程
        2.1.2 組分及溫度方程
    2.2 數(shù)值方法
        2.2.1 時空交錯網(wǎng)格以及半隱式迭代方法
        2.2.2 高階空間階數(shù)實現(xiàn)方法
        2.2.3 標量插值方式選取
        2.2.4 邊界處理
        2.2.5 譜方法生成均勻同向湍流
        2.2.6 配對渦生成方法
        2.2.7 火焰面后處理方法
    2.3 程序結(jié)構(gòu)與軟硬件環(huán)境
        2.3.1 程序流程
        2.3.2 軟硬件環(huán)境
3 低馬赫數(shù)變密度直接數(shù)值模擬代碼驗證
    3.1 渦團通過V型火焰面的湍流驗證
        3.1.1 計算工況介紹
        3.1.2 計算工況設(shè)置
        3.1.3 計算結(jié)果與討論
    3.2 一維預(yù)混層流火焰速度的對比驗證
        3.2.1 計算工況介紹
        3.2.2 計算工況設(shè)置
        3.2.3 計算結(jié)果與討論
    3.3 本章小結(jié)
4 湍流與火焰面相互作用的直接數(shù)值模擬
    4.1 計算工況介紹
    4.2 計算工況設(shè)置
    4.3 計算結(jié)果與討論
        4.3.1 不同當(dāng)量比對于相互作用的影響
        4.3.2 不同雷諾數(shù)對于相互作用的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 合成氣預(yù)混火焰熄火與著火的直接數(shù)值模擬
    5.1 計算工況介紹
        5.1.1 熄火工況
        5.1.2 著火工況
    5.2 計算工況設(shè)置
        5.2.1 熄火工況
        5.2.2 著火工況
    5.3 計算結(jié)果與討論
        5.3.1 不同合成氣比例對于熄火的影響
        5.3.2 不同稀釋氣體比例對于熄火的影響
        5.3.3 不同當(dāng)量比對于著火的影響
        5.3.4 不同壓力對于著火的影響
        5.3.5 不同等離子體濃度對于著火的影響
        5.3.6 不同稀釋氣比例對于著火的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 預(yù)混合成氣自由燃燒射流等離子體強化的直接數(shù)值模擬
    6.1 計算工況介紹
    6.2 計算工況設(shè)置
    6.3 計算結(jié)果與討論
        6.3.1 不同等離子體濃度對于流場、溫度及組分的影響
        6.3.2 不同等離子體濃度對于火焰面的影響
    6.4 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
    7.1 本文主要結(jié)論
    7.2 本文的創(chuàng)新之處
    7.3 對今后工作的展望
參考文獻
作者簡歷



本文編號：3837016