發(fā)布時間：2020-05-15 23:10

【摘要】：近年來由于公眾對環(huán)保問題的關(guān)注,污染物排放的控制越來越嚴格。因此湍流燃燒氮氧化物排放的模擬一直是熱點問題。氮氧化物是燃燒主要污染物之一,對環(huán)境的危害極大。發(fā)展能準確預(yù)測NO排放的湍流NO反應(yīng)模型顯得尤為重要。論文一方面開發(fā)了新的湍流NO反應(yīng)時間模型,采用多組火焰驗證了模型的計算精度,另一方面在實施方法上進行創(chuàng)新,采用NO反應(yīng)速率總表的方法大幅提高計算速度。研究發(fā)現(xiàn)湍流NO反應(yīng)時間模型中的模型參數(shù)C值不是一個常數(shù),而是隨燃料類型發(fā)生變化。理論分析表明混合快、燃燒快的燃料C值小。論文詳細探究了模型參數(shù)C與燃料的混合特性即質(zhì)量擴散系數(shù)D,燃料的燃燒特性即火焰速度S的關(guān)系,給出了 C與D和S的關(guān)系式,從而封閉了湍流NO反應(yīng)時間模型。采用不同燃料,不同噴口速度,不同噴口直徑的多組湍流非預(yù)混射流火焰進行了湍流NO反應(yīng)時間模型的精度驗證。模擬的NO濃度場與測量的NO濃度場吻合良好,證實了模型的模擬精度。在模型實施方面,采用類似PPDF小火焰的查表模式能夠大幅提高計算效率。論文詳細研究了湍流NO反應(yīng)速率與混合分數(shù)、混合分數(shù)方差、火焰溫度差的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,研究了數(shù)據(jù)表建立方法以及混合分數(shù)及方差分段數(shù)目對計算精度的影響。在CFD計算過程中,根據(jù)當?shù)鼐W(wǎng)格的溫度、混合分數(shù)、混合分數(shù)方差能夠快速在數(shù)據(jù)表中檢索并輸出對應(yīng)的NO反應(yīng)速率。采用這種方法NO反應(yīng)速率的計算速度較傳統(tǒng)積分法能夠提高兩個數(shù)量級。
【圖文】：

法采用的是穩(wěn)態(tài)ＰＳＲ計算方法，忽略了邋ＮＯ反應(yīng)的動態(tài)效果（反應(yīng)時間效果），逡逑所以本質(zhì)上也是穩(wěn)態(tài)的湍流ＮＯ反應(yīng)模型。而且從湍流脈動效應(yīng)的角度講，該方逡逑法也只考慮了溫度的脈動效應(yīng)，并沒有考慮對應(yīng)的組分脈動效應(yīng)。圖２．２顯示了逡逑采用該模型計算湍流Ｈ２射流火焰中心軸向ＮＯ濃度的分布，可見該模型的計算逡逑精度不高，尤其是靠近噴口的區(qū)域，，誤差較大。逡逑５ｉ－邐■邐．０４逡逑Ｆｌａｍｅ邋Ｂ逡逑——ＣＭＣ逡逑＂ｉ邋＾邐—＊邋ＬＦＭ邋－邋0３邋ｆ逡逑ｉ邐／邋＼邋Ｎ0．邐Ｔ逡逑Ｉ邐／邐－邋0２邋ｉ逡逑Ｉ邋２＇邐／邐Ｉ逡逑＿邋ｉ邋１逡逑０邐２０邐ＡＯ邐１０３逡逑ｘ／Ｄ逡逑圖２．１湍流Ｈ２／ＣＯ／Ｎ２混合燃料射流火焰軸向ＮＯ質(zhì)量分數(shù)的實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模逡逑擬比較（拉格朗日小火焰模型（ＬＦＭ）是ＵＦＭ方法實現(xiàn)方式的一種［２４】）逡逑２．５Ｅ－０４邋邐逡逑２．０Ｅ－０４邐ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ逡逑ｃ邐ｆｌｕｃｔａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋Ｔ邋ｆ邋＼逡逑ｆ邋１．５Ｅ－０４邐ｙ逡逑Ｉ邋１．０Ｅ－０４邐＊邋ｊ逡逑Ｚ邋５

法采用的是穩(wěn)態(tài)ＰＳＲ計算方法，忽略了邋ＮＯ反應(yīng)的動態(tài)效果（反應(yīng)時間效果），逡逑所以本質(zhì)上也是穩(wěn)態(tài)的湍流ＮＯ反應(yīng)模型。而且從湍流脈動效應(yīng)的角度講，該方逡逑法也只考慮了溫度的脈動效應(yīng)，并沒有考慮對應(yīng)的組分脈動效應(yīng)。圖２．２顯示了逡逑采用該模型計算湍流Ｈ２射流火焰中心軸向ＮＯ濃度的分布，可見該模型的計算逡逑精度不高，尤其是靠近噴口的區(qū)域，誤差較大。逡逑５ｉ－邐■邐．０４逡逑Ｆｌａｍｅ邋Ｂ逡逑——ＣＭＣ逡逑＂ｉ邋＾邐—＊邋ＬＦＭ邋－邋0３邋ｆ逡逑ｉ邐／邋＼邋Ｎ0．邐Ｔ逡逑Ｉ邐／邐－邋0２邋ｉ逡逑Ｉ邋２＇邐／邐Ｉ逡逑＿邋ｉ邋１逡逑０邐２０邐ＡＯ邐１０３逡逑ｘ／Ｄ逡逑圖２．１湍流Ｈ２／ＣＯ／Ｎ２混合燃料射流火焰軸向ＮＯ質(zhì)量分數(shù)的實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模逡逑擬比較（拉格朗日小火焰模型（ＬＦＭ）是ＵＦＭ方法實現(xiàn)方式的一種［２４】）逡逑２．５Ｅ－０４邋邐逡逑２．０Ｅ－０４邐ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ逡逑ｃ邐ｆｌｕｃｔａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋Ｔ邋ｆ邋＼逡逑ｆ邋１．５Ｅ－０４邐ｙ逡逑Ｉ邋１．０Ｅ－０４邐＊邋ｊ逡逑Ｚ邋５
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X701

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 林洪昌,陳義良,趙巍;湍流射流擴散火焰中NOx排放量的數(shù)值模擬[J];工程熱物理學報;1997年01期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 韓省思;超聲速燃燒中湍流模型的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2009年

本文編號：2665761