貧燃預混燃燒技術不僅提高燃燒室的燃燒效率,還能有效降低NOx排放。在實際應用中發(fā)現(xiàn),燃燒過程極易發(fā)生回火、熱聲震蕩等不穩(wěn)定性現(xiàn)象,是阻礙該技術發(fā)展的一大瓶頸,因此基于宏觀火焰形態(tài)開展湍流環(huán)境下貧燃旋流燃燒特性的基礎研究對燃燒不穩(wěn)定機理研究具有深遠的指導性意義。因此本文緊緊圍繞貧燃預混旋流燃燒,針對不同火焰形態(tài)變化、不同流場工況及之間的相互作用進行實驗研究,并在實驗基礎上對貧燃預混旋流燃燒室建立大渦模擬數(shù)值模型,聚焦分析不同熱邊界條件和亞網(wǎng)格燃燒模型的適用性能,并進行驗證。相比實驗,大渦模擬方法在湍流預混燃燒中可以預測到復雜的流場結(jié)構、動態(tài)燃燒過程、湍流渦旋結(jié)構。具體研究內(nèi)容包括下幾項:（1）通過OH^*自發(fā)光成像系統(tǒng)拍攝不同旋流數(shù)和當量比下火焰形態(tài),結(jié)果表明,隨著當量比的降低,火焰經(jīng)歷了緊縮型火焰向M型火焰轉(zhuǎn)變,不同旋流數(shù)的臨界的過渡性火焰都發(fā)生在當量比為0.7附近,過渡態(tài)火焰噴嘴處OH^*呈現(xiàn)大幅度不規(guī)則振蕩。（2）利用PIV和OH^*自發(fā)光的同步拍攝分析緊縮型、M型及其過渡態(tài)流場結(jié)構對燃燒過程的影響,并為數(shù)值模型建立提供實... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 緒論
    1.1 低污染燃燒技術
    1.2 LPC不穩(wěn)定性特征
        1.2.1 燃燒不穩(wěn)定性問題
        1.2.2 貧燃預混旋流燃燒特征
    1.3 旋流燃燒數(shù)值模擬概述
        1.3.1 數(shù)值模擬方法
        1.3.2 湍流燃燒模型
        1.3.3 熱邊界條件
    1.4 研究內(nèi)容及技術路線
2 大渦模擬數(shù)學模型
    2.1 基本控制方程
    2.2 大渦模擬方法
        2.2.1 過濾函數(shù)
        2.2.2 大渦模擬控制方程
    2.3 亞格子湍流模型
    2.4 湍流燃燒模型
        2.4.1 有限速率/渦耗散模型(FR/ED)
        2.4.2 增厚火焰模型(TF)
        2.4.3 化學反應機理修正
    2.5 數(shù)值求解方法
        2.5.1 有限體積法及離散格式
        2.5.2 壓力-速度耦合算法
    2.6 渦旋結(jié)構判別方法
    2.7 本章小結(jié)
3貧燃預混旋流燃燒特性實驗
    3.1 實驗系統(tǒng)
    3.2 測試手段及圖像處理
        3.2.1 PIV 速度測量
        3.2.2 OH*發(fā)光火焰成像系統(tǒng)
        3.2.3 本征正交分解(POD)
    3.3 火焰形態(tài)結(jié)果分析
        3.3.1 OH*發(fā)光圖像
        3.3.2 典型火焰形態(tài)特征分析
    3.4 典型火焰形態(tài)流場結(jié)果分析
        3.4.1 燃燒過程對流場的影響
        3.4.2 POD分析
    3.5 本章小結(jié)
4 貧燃旋流燃燒數(shù)值模型建立與優(yōu)化
    4.1 幾何模型及網(wǎng)格驗證
    4.2 數(shù)值模型合理性分析
        4.2.1 預混燃燒特征尺度
        4.2.2 湍流和火焰相互作用機制
        4.2.3 湍流預混燃燒模態(tài)分析
    4.3 大渦模擬計算方案
    4.4 非反應流場模擬分析
    4.5 不同熱邊界條件模擬結(jié)果討論
        4.4.1 溫度分布
        4.4.2 時均流場對比
    4.6 不同燃燒模型模擬結(jié)果討論
        4.5.1 火焰鋒面對比
        4.5.2 流場對比
        4.5.3 大尺度渦結(jié)構分析
    4.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]通過使用耦合換熱模型模擬通過柴油機活塞的熱損失和研究熱障涂層對換熱損失的影響規(guī)律[J]. P.Kundu,R.Scarcelli,S.Som,A.Ickes,Y.Wang,J.Kiedaisch,M.Rajkumar,閆紅梅,陳建偉.  汽車與新動力. 2018(04)
[2]旋進渦核與火焰面耦合作用對燃燒穩(wěn)定性影響的數(shù)值研究[J]. 王振林,李祥晟,莊士超,楊詔.  西安交通大學學報. 2018(07)
[3]同軸射流燃燒室非預混湍流燃燒流場特性大渦模擬研究[J]. 周瑜,樂嘉陵,黃淵.  推進技術. 2017(07)
[4]CH4/空氣和C3H8/空氣預混湍流火焰結(jié)構及湍流火焰速度測量[J]. 俞森彬,王金華,聶要輝,張猛,金武,黃佐華.  燃燒科學與技術. 2016(04)
[5]湍流貧燃預混射流火焰的大渦模擬[J]. 張宏達,葉桃紅,陳靖,趙馬杰.  推進技術. 2015(07)
[6]兩種亞網(wǎng)格燃燒模型的對比研究[J]. 王平,陸少杰.  工程熱物理學報. 2014(12)
[7]燃燒室熱邊界對微型發(fā)動機瞬態(tài)燃燒特性影響數(shù)值分析[J]. 唐剛志,張力,杜寶程,尚會超.  重慶大學學報. 2014(09)
[8]湍流燃燒模型在燃燒室數(shù)值模擬中的對比分析[J]. 劉重陽,戴斌.  燃氣渦輪試驗與研究. 2014(05)
[9]CH4/O2/CO2層流預混火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炑芯縖J]. 胡賢忠,于慶波,秦勤,王澤鑫.  東北大學學報(自然科學版). 2013(11)
[10]某重型燃氣輪機環(huán)形燃燒室的數(shù)值模擬[J]. 劉富強,張棟芳,崔耀欣,崔玉峰,徐綱,朱俊強.  燃氣輪機技術. 2011(01)

博士論文
[1]湍流有旋流冷態(tài)流場及擴散火焰的大渦模擬[D]. 張濟民.中國科學技術大學 2013
[2]雙旋流合成氣非預混燃燒特性的實驗研究與數(shù)值模擬[D]. 郭培卿.上海交通大學 2011
[3]低熱值燃氣預混火焰燃燒機理研究[D]. 顏蓓蓓.天津大學 2010
[4]合成氣稀釋旋流擴散火焰燃燒特性研究[D]. 張永生.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2008
[5]邊界條件對柴油機瞬態(tài)工況下燃燒的影響及數(shù)值模擬[D]. 王忠恕.吉林大學 2006

碩士論文
[1]人字形板式換熱器的大渦模擬研究[D]. 劉歡.北京化工大學 2017
[2]環(huán)帆傘結(jié)構透氣量對氣動性能的影響[D]. 甘小嬌.南京航空航天大學 2015
[3]大渦模擬在復雜流場中的計算與分析[D]. 張少江.南京航空航天大學 2015
[4]貧燃預混旋流燃燒不穩(wěn)定性大渦模擬[D]. 王海連.大連理工大學 2014
[5]本生燈火焰羥基的平面激光誘導熒光測量方法研究[D]. 賈博陽.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[6]FGM預混及部分預混湍流燃燒模型研究與應用[D]. 楊金虎.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2012



本文編號：3390426