與傳統(tǒng)燃燒技術相比,多孔介質燃燒技術作為一項新型清潔燃燒技術具有巨大的發(fā)展?jié)摿?尤其在低熱值氣體燃燒領域。然而,面向中高溫領域的多孔介質燃燒技術存在燃燒不穩(wěn)定和材料使用壽命短等問題。多孔介質內預混氣體燃燒特性研究對多孔介質燃燒技術發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。目前,多孔介質燃燒的研究主要通過實驗和數(shù)值方法。大多數(shù)值方法是通過“體積平均”假設來簡化多孔介質燃燒問題,采用有限容積法離散控制方程,并迭代求解控制方程。本文對多孔介質內流動、傳熱與燃燒問題進行數(shù)值模擬,基于Chebyshev配置點譜方法（Chebyshev collocation spectral method,CCSM）對控制方程進行空間離散,將微分方程矩陣化并求解。該方法具有指數(shù)收斂精度、計算簡單、易于實施等優(yōu)點。首先,采用一步總包反應模型模擬雙層多孔介質燃燒,為了保證數(shù)值結果收斂采用投影函數(shù)g（x,δ,ξ）來移動Chebyshev-Gauss-Lobatto（CGL）網(wǎng)格加密。建立一維瞬態(tài)雙溫數(shù)學模型,在確定各方程系數(shù)矩陣確定后可以直接求解。其次,用恒定釋熱區(qū)模擬多孔介質燃燒。建立二維瞬態(tài)雙溫數(shù)學模型,采用改進的投影算法（imp... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 多孔介質燃燒技術
        1.2.1 多孔介質燃燒技術概念
        1.2.2 多孔介質燃燒技術特點
    1.3 多孔介質材料與種類
    1.4 國內外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.5 主要研究內容和方法
第2章 一維雙層多孔介質燃燒數(shù)值模擬
    2.1 物理模型及基本假設
    2.2 控制方程及邊界條件
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 邊界條件
    2.3 燃燒反應模型
    2.4 數(shù)值方法
        2.4.1 Chebyshev配置點譜方法
            2.4.1.1 Chebyshev多項式
            2.4.1.2 Chebyshev配置點類型
            2.4.1.3 計算區(qū)間轉換
        2.4.2 移動網(wǎng)格加密
        2.4.3 時間離散和空間離散
    2.5 程序步驟
    2.6 網(wǎng)格無關性驗證
    2.7 有效性驗證
    2.8 結果與討論
        2.8.1 燃燒區(qū)多孔介質材質對氣、固溫度分布的影響
        2.8.2 孔隙率和孔徑對氣、固溫度分布的影響
        2.8.3 導熱系數(shù)和體積對流換熱系數(shù)對氣、固溫度分布的影響
        2.8.4 衰減系數(shù)對氣、固溫度分布的影響
        2.8.5 氣體進口速度對氣、固溫度分布的影響
    2.9 本章小結
第3章 二維多孔介質燃燒數(shù)值模擬
    3.1 物理模型及基本假設
    3.2 控制方程及邊界條件
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 初始及邊界條件
    3.3 數(shù)值方法
        3.3.1 時間離散
        3.3.2 速度與壓力耦合過程
        3.3.3 空間離散
        3.3.4 系數(shù)矩陣確定
            3.3.4.1 預估壓力場和中間變量場
            3.3.4.2 預估速度場
            3.3.4.3 氣體溫度場
            3.3.4.4 固體溫度場
        3.3.5 矩陣方程求解
    3.4 程序步驟
    3.5 網(wǎng)格無關性驗證
    3.6 有效性驗證
    3.7 結果與討論
    3.8 本章小結
第4章 結論與展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
附錄2 系數(shù)矩陣推導過程


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Chebyshev譜方法的多孔介質二維方腔內自然流動模擬[J]. 陳元元,李本文,張敬奎.  東北大學學報(自然科學版). 2017(04)
[2]不同背壓下多孔介質燃燒器的燃燒特性研究[J]. 張雪梅,李和穎,鄭璐,陳志光,秦朝葵.  天然氣工業(yè). 2017(02)
[3]泡沫陶瓷材料及其微觀結構參數(shù)對多孔介質燃燒特性的影響[J]. 談晚平,陳元元,張敬奎,李本文.  武漢科技大學學報. 2017(01)
[4]關于過濾燃燒非平衡性和火焰結構特性的研究[J]. 谷聰偉,史俊瑞,李智,夏永放.  熱能動力工程. 2016(02)
[5]第三代燃燒新技術-多孔介質燃燒技術研發(fā)及應用[J]. 饒文濤.  四川冶金. 2010(06)
[6]雙層多孔介質內預混燃燒的實驗和二維數(shù)值模擬[J]. 姜海,趙平輝,陳義良,劉明侯.  工程熱物理學報. 2009(05)
[7]多孔介質內層流預混燃燒的數(shù)值模擬[J]. 趙平輝,陳義良,劉明侯,丁敏,張根烜.  燃燒科學與技術. 2006(01)

博士論文
[1]封閉方腔內熱輻射對參與性磁流體流動與傳熱的影響[D]. 羅小紅.東北大學 2016



本文編號：2993139