本文關鍵詞：碳氫燃燒火焰中介質非灰輻射計算研究

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【摘要】：碳氫燃燒火焰廣泛存在于工業(yè)爐窯、鍋爐爐膛等場合,其燃燒產(chǎn)物中參與輻射換熱的主要有以二氧化碳和水蒸氣為代表的氣體以及碳黑粒子和團聚體為代表的固體;氣體的輻射特性呈現(xiàn)較強的光譜選擇性,而團聚體的輻射特性除了與波長有關還被其復雜的分形結構所影響,這使輻射問題的準確求解變得困難。因此,研究燃燒系統(tǒng)中介質的輻射特性分布對分析燃燒機理、提高燃燒效率有非常重要的意義。本文首先分別介紹了計算氣體介質和粒子介質輻射特性的FSK模型、GMM理論以及求解輻射傳遞方程的DRESOR法,基于k分布的FSK模型可得到混合氣體在全光譜上的非灰輻射特性;GMM理論可求得粒子及不同分形結構團聚體的光譜輻射特性;DRESOR法跟介質輻射特性求解方法耦合可計算給出系統(tǒng)中高方向分辨率的空間輻射強度分布。然后采用FSK模型、GMM理論結合DRESOR法對一維系統(tǒng)中的介質輻射進行了計算,得到輻射強度、熱流等分布。針對氣體考慮了等溫和溫度分層的情況,以及富氧燃燒和空氣燃燒兩種燃燒形式,探究了溫度、濃度對輻射特性的影響;針對粒子分別對單顆粒、雙顆粒和滿足獨立散射的粒子云進行了研究,分析了尺度參數(shù)、光學常數(shù)及粒子間距對輻射特性的影響。最后通過對實際的乙烯層流擴散火焰采用TSPD-TEM法進行碳黑團聚體取樣分析,得到不同火焰高度處碳黑團聚體的分形參數(shù),模擬出團聚體的分型結構并采用GMM理論求得各工況時的散射因子、吸收因子等分布。由輻射特性沿火焰高度的分布分析火焰中碳黑團聚體的生成機理以及不同氧化劑對團聚體生成的影響;由團聚體的光譜輻射特性分析其整體的散射吸收性質。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK16

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