本文關(guān)鍵詞：微型燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室的數(shù)值模擬與研究

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【摘要】：我國廣大農(nóng)村擁有十分豐富的生物質(zhì)能源。開發(fā)能高效、清潔地利用生物質(zhì)能的新型裝置,普及生物質(zhì)能利用已成為現(xiàn)代農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的必由之路�；谏镔|(zhì)氣的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)非常適合我國分散式、小規(guī)模生物質(zhì)能的高效利用,產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。同時,該項(xiàng)目的實(shí)施可有效改善農(nóng)村用能結(jié)構(gòu),解決局部環(huán)境污染等問題,對于建設(shè)資源節(jié)約型、生態(tài)環(huán)保型社會將起著重要而積極的作用。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組是分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的主要動力裝備。燃燒室作為燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件之一,其性能對燃?xì)廨啓C(jī)的效率、穩(wěn)定性、燃料適應(yīng)性和排放具有重大影響。對燃燒室內(nèi)部的流動和燃燒過程進(jìn)行深入研究,有助于更好地組織燃燒過程,優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)高效超低排放燃燒。首先,基于Capstone C65微型燃?xì)廨啓C(jī)的真實(shí)結(jié)構(gòu),利用三維造型軟件UG NX建立了燃燒室全尺寸三維模型。并利用商業(yè)CFD分析軟件Fluent分析了啟動工況和滿負(fù)荷工況下冷態(tài)流場和貧燃天然氣預(yù)混燃燒的過程,得到了燃燒室的流動特性和NOx排放特性。其次,研究了不同成分的生物質(zhì)氣在該燃燒室內(nèi)預(yù)混燃燒的特性,得到了相同燃燒溫度下不同成分的生物質(zhì)氣所需流量,給出了燃燒室內(nèi)溫度分布場和NOx排放,并與天然氣貧燃預(yù)混燃燒性能進(jìn)行對比,并提出了燃燒不同生物質(zhì)氣燃燒室的優(yōu)化方案。最后,本文介紹了催化燃燒在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中的應(yīng)用,并針對催化劑活性成分在高溫下易燒結(jié)、失活的情況,提出用高導(dǎo)熱材料填充陶瓷載體,以提高載體的導(dǎo)熱性能,及時除去反應(yīng)熱。引入格子Boltzmann方法,構(gòu)造了單元幾何物理模型,從微觀傳熱的尺度研究計算了填充物的幾何形狀與導(dǎo)熱系數(shù)比對復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。綜上所述,本文對微型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室多燃料燃燒與排放過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,重點(diǎn)是研究燃料成分、熱值波動對燃燒穩(wěn)定性的影響,并研究了提高催化燃燒室內(nèi)催化劑載體導(dǎo)熱性能的方法及其影響因素,為實(shí)現(xiàn)多種燃料的高效、穩(wěn)定燃燒,提高微型燃?xì)廨啓C(jī)對燃料的適應(yīng)性及排放性能打下了研究基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：微型燃?xì)廨啓C(jī) 生物質(zhì)氣 格子-波爾茲曼方法 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK473
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-30
• 1.1 研究背景10-20
• 1.1.1 分布式供能系統(tǒng)10-13
• 1.1.2 生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀13-16
• 1.1.3 生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)16-19
• 1.1.4 生物質(zhì)氣應(yīng)用于微型燃?xì)廨啓C(jī)19-20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.1 生物質(zhì)氣在微型燃?xì)廨啓C(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀20
• 1.2.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.3 燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)21-27
• 1.3.1 管形燃燒室23-24
• 1.3.2 環(huán)管形燃燒室24-25
• 1.3.3 環(huán)形燃燒室25-27
• 1.4 本文主要工作27-30
• 第二章 燃燒室數(shù)值模擬的數(shù)值模型與理論方法30-40
• 2.1 數(shù)學(xué)物理模型30-40
• 2.1.1 基本控制方程30-31
• 2.1.2 湍流流動模型31-33
• 2.1.3 壁面函數(shù)33-34
• 2.1.4 湍流燃燒模型34-36
• 2.1.5 NOx生成模型36-38
• 2.1.6 離散方程的求解38-40
• 第三章 環(huán)形燃燒室的建模與性能分析40-59
• 3.1 燃燒室模型40-42
• 3.2 環(huán)形燃燒室的幾何模型42-43
• 3.3 計算網(wǎng)格劃分與邊界條件43-45
• 3.3.1 計算網(wǎng)格與收斂標(biāo)準(zhǔn)43-44
• 3.3.2 邊界條件44-45
• 3.4 計算模型45
• 3.5 冷態(tài)數(shù)值模擬結(jié)果與分析45-49
• 3.6 啟動工況性能分析49-52
• 3.6.1 溫度場分布50-52
• 3.6.2 NOx生成分布52
• 3.7 滿負(fù)荷工況熱態(tài)模擬結(jié)果與分析52-57
• 3.7.1 溫度場分布53-55
• 3.7.2 速度分布55-56
• 3.7.3 NOx分布56-57
• 3.8 本章小結(jié)57-59
• 第四章 生物質(zhì)氣燃燒性能分析59-66
• 4.1 對燃燒室流量的影響59-60
• 4.2 對溫度場的影響60-63
• 4.3 對NOx生成的影響63-64
• 4.4 對燃燒室的改型建議64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 催化燃燒在微型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的研究與應(yīng)用66-78
• 5.1 催化燃燒技術(shù)在燃燒生物質(zhì)氣的燃燒室中的應(yīng)用66-68
• 5.1.1 催化燃燒的原理66-67
• 5.1.2 燃?xì)廨啓C(jī)催化燃燒室67-68
• 5.2 催化劑陶瓷基復(fù)合材料載體導(dǎo)熱性能的數(shù)值研究68-77
• 5.2.1 格子Boltzmann導(dǎo)熱模型69-71
• 5.2.2 計算模型與驗(yàn)證71-73
• 5.2.3 數(shù)值結(jié)果分析73-77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-82
• 6.1 總結(jié)78-80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文87-89

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本文編號：792486