發(fā)布時(shí)間：2021-11-24 00:02

　　為了探索高溫伴流射流（Jet-in-Hot-Coflow,JHC）無(wú)焰燃燒（Moderate or Intense Low-oxygen Dilution,MILD）建立的條件,本文研究了穩(wěn)態(tài)RANS（Reynolds Averaged Navier-Stokes）模型和LES（Large Eddy Simulation）方法建立MILD燃燒數(shù)值模型的方式,并探究了MILD燃燒火焰在不同伴流溫度與伴流氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的火焰特性。使用商業(yè)CFD（Computational Fluid Dynamics）軟件ANSYS FLUENT 15.0,開(kāi)展穩(wěn)態(tài)RANS模擬,湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε雙方程模型,化學(xué)反應(yīng)采用DRM22詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理,湍流與化學(xué)反應(yīng)的相互作用采用渦耗散概念（Eddy Dissipation Concept,EDC）模型。網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)與數(shù)值模型有效性驗(yàn)證表明:穩(wěn)態(tài)RANS模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)MILD燃燒的主要參數(shù)與火焰結(jié)構(gòu)。在穩(wěn)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上,改變伴流的溫度和氧氣濃度,探究?jī)烧咴诮ILD燃燒的過(guò)程中起到的作用。模擬結(jié)果表明:提高伴流溫度加強(qiáng)了火焰內(nèi)部的傳熱過(guò)程;降低氧氣濃度減... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多種燃料傳統(tǒng)燃燒與MILD燃燒照片[3]：（a）天然氣的傳統(tǒng)火焰；（b）天然氣的MILD燃燒；（c）鋸木粉的傳統(tǒng)燃燒；（d）鋸木粉的MILD燃燒

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論3燒，首先需要考量煙氣在燃燒器內(nèi)這一流動(dòng)過(guò)程。Wünning父子定義煙氣內(nèi)部循環(huán)率KV用于表示燃料、氧化劑和煙氣在燃燒器內(nèi)的混合程度，計(jì)算方法如式1-1。=1-1其中MF表示進(jìn)入爐膛的燃料質(zhì)量，MA表示進(jìn)入爐膛的氧化劑質(zhì)量，ME表示爐膛內(nèi)循環(huán)的煙氣質(zhì)量。隨后Wünning父子[14]借助實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的燃燒器得到了CH4擴(kuò)散火焰的Kv與溫度的關(guān)系，如圖1.2。由圖可知，煙氣內(nèi)部循環(huán)率KV大于2.5且溫度高于1100K可實(shí)現(xiàn)MILD燃燒。沿著Wünning等人的研究思路，更多的研究者開(kāi)始考察Kv對(duì)燃燒的影響。圖1.2甲烷擴(kuò)散燃燒方式下Kv與溫度的關(guān)系[14]然而前人關(guān)于準(zhǔn)確全面定義MILD燃燒的嘗試仍然具有一定的局限性。首先不同的研究者設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)不同,其中的射流火焰發(fā)展過(guò)程無(wú)法用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)衡量，同時(shí)KV的定義決定了使用不同的空間截面得到的結(jié)果也有所差異，如果利用該參數(shù)研究MILD燃燒機(jī)理，首先要統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，這在實(shí)際研究中難以實(shí)現(xiàn)。高溫?zé)煔獾膬?nèi)部循環(huán)僅表述了MILD燃燒所需的部分條件，不能準(zhǔn)確描述MILD燃燒的全部建立條件�；谏鲜隹紤]，Cavaliere嘗試對(duì)MILD燃燒進(jìn)行了新的描述[2]。在充分?jǐn)嚢?

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論4反應(yīng)器（Well-Stirred-Reactor，WSR）中，甲烷、氧氣、氮?dú)獾幕旌衔锇串?dāng)量比進(jìn)料，保持停留時(shí)間為1秒，在絕熱溫度下計(jì)算得出不同的氧氣摩爾分?jǐn)?shù)和不同的入口溫度對(duì)應(yīng)的WSR的工作溫度如圖1.3。根據(jù)經(jīng)典反應(yīng)器理論，WSR的自燃溫度（TSI）是在當(dāng)進(jìn)口溫度提高時(shí)，系統(tǒng)的工作溫度曲線可以達(dá)到更高的點(diǎn)且化學(xué)反應(yīng)能夠自發(fā)維持的情況下的進(jìn)口溫度。最大溫差是反應(yīng)器中的最高溫度與進(jìn)口溫度的差，提高反應(yīng)器內(nèi)的稀釋水平可以降低最大溫差。現(xiàn)在定義MILD燃燒為：混合物的進(jìn)口溫度高于它的自燃溫度且反應(yīng)器的最高溫升小于混合物的自燃溫度的燃燒過(guò)程。圖1.3WSR工作溫度與甲烷、氧氣和混合物入口溫度的關(guān)系[2]之所以選擇MILD的名字有兩個(gè)原因，第一是該燃燒過(guò)程與所有其他燃燒過(guò)程的特征形成對(duì)比。后者在非常寬的溫度范圍內(nèi)演化，在這個(gè)過(guò)程中，動(dòng)力學(xué)參數(shù)可從低到中溫或高溫區(qū)域變化，物理參數(shù)，如擴(kuò)散、表面張力等也可從一個(gè)范圍突然變化到另一個(gè)范圍。與此相對(duì)，MILD燃燒模式的特點(diǎn)是“溫和”的變化，并確保在過(guò)程中更漸進(jìn)的演變。第二個(gè)原因是，MILD是“中度或強(qiáng)烈低氧稀釋”(Moderate&IntenseLowOxygenDilution)的首字母縮寫(xiě)，這正是獲得該工況的最典型條件之一。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在MILD燃燒的研究領(lǐng)域，有兩個(gè)較為經(jīng)典的MILD燃燒試驗(yàn)平臺(tái)：由澳大

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MILD燃燒的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)[J]. 李鵬飛,米建春,DALLY B B,王飛飛,王林,柳朝暉,陳勝,鄭楚光.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2011(02)
[2]環(huán)形噴嘴預(yù)混無(wú)焰燃燒的數(shù)值模擬(英文)[J]. 米建春,李鵬飛,鄭楚光.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2010(01)

博士論文
[1]煤粉熱解、燃燒及堿金屬釋放與反應(yīng)特性的大渦模擬[D]. 萬(wàn)凱迪.浙江大學(xué) 2016
[2]結(jié)合擴(kuò)展小火焰模型的甲烷及合成氣射流火焰的大渦模擬與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)化[D]. 許巖韋.浙江大學(xué) 2015
[3]氣相/煤粉氣固兩相圓射流燃燒的直接數(shù)值模擬[D]. 易富興.浙江大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3514884