針對燃氣輪機燃燒技術(shù)的研究一直是燃燒領域的熱點問題之一。燃燒化學反應是一個非常復雜的過程,在反應發(fā)生時會產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物如活性自由基、不同狀態(tài)原子和離子等,這些中間產(chǎn)物與點火延遲時間、火焰發(fā)展、火焰結(jié)構(gòu)、燃燒穩(wěn)定性以及污染物的產(chǎn)生等都有著密切的聯(lián)系,這種相互作用對燃燒過程具有重要的影響,然而對于這一相互作用的機理還未完全清晰。因此,本文基于OpenFOAM開源計算平臺,開展了同軸射流燃燒室內(nèi)甲烷湍流擴散燃燒的數(shù)值模擬研究。首先,本文采用LES方法研究了簡化的同軸射流燃燒室內(nèi)甲烷湍流擴散燃燒的過程,選用Smagorinsky湍流模型捕捉甲烷湍流燃燒過程的流動情況,選用PaSR燃燒模型模擬甲烷在燃燒室內(nèi)和空氣的燃燒情況。通過對甲烷在同軸射流燃燒室內(nèi)湍流燃燒的過程進行數(shù)值模擬研究,并且將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行對比分析,發(fā)現(xiàn)模擬值與實驗值吻合較好。驗證了本文求解器的正確性和選用數(shù)學模型的準確性。其次,采用甲烷單步反應機理對燃燒室內(nèi)甲烷湍流擴散火焰的燃燒特性進行了研究,著重研究了初始壓力和入口速度對燃燒過程的影響,以及各組分的濃度分布特性。結(jié)果表明入口速度相同時,初始壓力從1atm增大到2a... 

【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)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃氣輪機燃燒特性的研究
        1.2.2 甲烷湍流燃燒的研究
    1.3 主要內(nèi)容和技術(shù)路線
2 關(guān)于湍流燃燒的模擬方法及其模型驗證
    2.1 數(shù)學模型
        2.1.1 湍流模型
        2.1.2 燃燒模型
    2.2 OpenFOAM介紹
    2.3 模型驗證
    2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    2.5 本章小結(jié)
3 單步反應機理下甲烷燃燒過程的數(shù)值研究
    3.1 初始壓力對燃燒過程的影響
        3.1.1 速度場分布
        3.1.2 渦結(jié)構(gòu)
        3.1.3 溫度場和火焰發(fā)展
    3.2 入口速度對燃燒過程的影響
        3.2.1 速度場分布
        3.2.2 渦結(jié)構(gòu)
        3.2.3 溫度場和火焰發(fā)展
    3.3 濃度分布特性
        3.3.1 反應物濃度
        3.3.2 生成物濃度
    3.4 本章小結(jié)
4 詳細反應機理下甲烷燃燒過程的數(shù)值研究
    4.1 點火延遲時間
        4.1.1 不同初始壓力下的點火延遲時間
        4.1.2 不同入口速度下的點火延遲時間
    4.2 詳細反應機理下初始壓力對燃燒過程的影響
        4.2.1 速度場分布
        4.2.2 渦結(jié)構(gòu)
        4.2.3 溫度場和火焰發(fā)展
    4.3 詳細反應機理下入口速度對燃燒過程的影響
        4.3.1 速度場分布
        4.3.2 渦結(jié)構(gòu)
        4.3.3 溫度場和火焰發(fā)展
    4.4 濃度分布特性
        4.4.1 反應物濃度
        4.4.2 中間產(chǎn)物濃度
        4.4.3 活性組分濃度
        4.4.4 主要排放物濃度
    4.5 詳細反應和單步反應機理的結(jié)果對比
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大渦模擬燃燒模型在擴散火焰中的對比研究[J]. 劉瀟,龔誠,李智明,鄭洪濤.  哈爾濱工程大學學報. 2018(03)
[2]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(shù). 2017(07)
[3]湍流擴散火焰局部熄火現(xiàn)象的大渦模擬研究[J]. 朱文中,楊漸志,陳靖,陳義良.  推進技術(shù). 2015(06)
[4]燃氣輪機燃燒過程中污染物排放影響規(guī)律研究[J]. 王峰,肖俊峰,王瑋,李曉豐.  熱力發(fā)電. 2015(05)
[5]甲烷/空氣射流抬舉火焰的大渦模擬計算[J]. 韓超,張培,葉桃紅,陳義良.  推進技術(shù). 2014(05)
[6]CH4/H2/N2射流火焰的大渦模擬和POD分析[J]. 陳靖,趙平輝,韓超,朱旻明,陳義良.  工程熱物理學報. 2013(07)
[7]基于動態(tài)全增厚火焰模型對甲烷/空氣非預混燃燒的大渦模擬[J]. 張科,尚明濤,羅坤,樊建人.  工程熱物理學報. 2012(10)
[8]圓形射流湍流場的大渦模擬研究[J]. 趙平輝,葉桃紅,朱旻明,陳靖,陳義良.  工程熱物理學報. 2012(03)
[9]基于動態(tài)增厚火焰模型三維全可壓縮非預混燃燒的大渦摸擬[J]. 尚明濤,張文普,張科,樊建人.  燃燒科學與技術(shù). 2010(06)
[10]不同初始壓力下?lián)綒涮烊粴獾娜紵匦訹J]. 焦琦,苗海燕,黃佐華,蔣德明,曾科.  燃燒科學與技術(shù). 2009(03)

碩士論文
[1]氣體燃料高壓射流及燃燒特性的數(shù)值模擬研究[D]. 曹家皓.北京交通大學 2018
[2]反應機理對某重型燃氣輪機燃燒影響的數(shù)值研究[D]. 劉洋.沈陽工程學院 2018
[3]甲烷燃料的燃燒機理及其在燃氣輪機中的應用[D]. 梁雙.沈陽航空航天大學 2014
[4]燃氣輪機燃燒室污染生成的數(shù)值分析[D]. 王迪.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2010



本文編號：3456414