發(fā)布時(shí)間：2021-04-10 21:54

　　氫氣由于其清潔高效的特點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。將氫氣添加到其它燃料中摻混燃燒,不僅可以降低排放,而且可以提高燃燒效率,因此摻氫燃燒的研究意義深遠(yuǎn)。本文通過數(shù)值仿真研究了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種條件下,摻氫氣對(duì)于乙烯對(duì)沖火焰碳煙及其前驅(qū)體（PAHs）生成的影響。由于驗(yàn)證對(duì)沖火焰一維簡化假設(shè)采用大噴嘴直徑燃燒器,而對(duì)于小噴嘴直徑燃燒器此簡化假設(shè)是否適用還有待研究。本文首先建立了對(duì)沖火焰燃燒器二維模型,對(duì)比了不同條件下噴嘴出口軸向速度的徑向分布,火焰位置及產(chǎn)物的差別。得到主要結(jié)論如下:噴嘴出口速度的分布并不均勻,即使進(jìn)氣流量相同,燃料出口和氧化劑出口的速度分布也不相同;燃料的分子越大,速度分布越不均勻;噴嘴間距變大,噴嘴出口的速度分布越均勻;此外,進(jìn)氣在加熱后,噴嘴出口的速度分布會(huì)更加均勻;加入徑向速度梯度后,火焰位置比一維計(jì)算不代入徑向速度梯度更加靠近燃料出口,火焰寬度變寬,并且碳煙生成明顯變多。其次,在修正速度和代入徑向速度梯度的條件下,深入研究了摻氫氣對(duì)碳煙及其前驅(qū)體生成的影響。從總體上看,摻氫使得火焰溫度升高,但是溫度升高很少。摻氫氣也明顯降低了碳煙及其前驅(qū)體的生成。從化學(xué)效應(yīng)看,摻氫總體上抑制碳... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文技術(shù)路線

10第2章對(duì)沖火焰理論及碳煙模型目前，可以用來研究碳煙及其前驅(qū)體生成的火焰有很多，這其中包括擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰。而現(xiàn)在的研究認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的碳煙是在擴(kuò)散火焰中生成的，因此本文選擇擴(kuò)散火焰來研究碳煙及其前驅(qū)體的生成。目前研究中，最常見的擴(kuò)散火焰為射流火焰和對(duì)沖火焰，而對(duì)沖火焰可以近似地看作是一維火焰，并且對(duì)沖火焰的火焰區(qū)停留時(shí)間也較為容易調(diào)節(jié)，因此對(duì)沖火焰的研究越來越多。本文選擇對(duì)沖火焰，來研究穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)條件下?lián)綒鋵?duì)碳煙及其前驅(qū)體生成的影響。2.1對(duì)沖火焰模型圖2-1對(duì)沖火焰示意圖對(duì)沖火焰模型如圖1所示，燃料與氧化劑分別位于對(duì)立的兩側(cè)，氣流在噴嘴內(nèi)不斷地流動(dòng)，燃料與氧化劑在兩噴嘴間逐漸混合，火焰就在燃料混合區(qū)域產(chǎn)生，燃燒反應(yīng)逐漸而緩慢地進(jìn)行，這與預(yù)混火焰燃料和氧化劑在進(jìn)氣前已經(jīng)混合有所不同。由于燃料和氧化劑相對(duì)噴射，兩噴嘴之間會(huì)形成一個(gè)滯止面（軸向速度為0的位置），滯止面位置由燃料和氧化劑的初始動(dòng)量通量所決定，若二者的初始動(dòng)量通量相等，滯止面則位于兩噴嘴間中點(diǎn)處，若某一端的動(dòng)量通量較小，滯止面則會(huì)偏向于這一端。對(duì)沖火焰一個(gè)重要的特點(diǎn)就是火焰為圓盤狀，并且是一維的，僅與軸向位置有關(guān)。

22第3章對(duì)沖火焰二維模型建立及驗(yàn)證一維對(duì)沖火焰簡化假設(shè)是在理想燃燒器（大直徑噴嘴）的條件下驗(yàn)證，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中無法一直采用理想的對(duì)沖火焰實(shí)驗(yàn)裝置，例如在特殊的壓力與應(yīng)變率，兩相流和采用激光診斷的條件下，采用小噴嘴直徑燃燒器更加合適。因此在小直徑噴嘴條件下對(duì)沖火焰的一維假設(shè)是否成立引起了許多研究人員的興趣。雖然對(duì)一維簡化理論準(zhǔn)確性的研究有很多，但是還沒有人研究過修正速度邊界條件（加入徑向速度梯度）后碳煙生成的區(qū)別。本文首先利用laminarSMOKE代碼，建立對(duì)沖火焰燃燒器的二維網(wǎng)格后，結(jié)合之前的研究成果，分析乙烯對(duì)沖火焰的火焰位置影響因素以及不同邊界條件對(duì)燃燒器噴嘴出口速度分布的影響，并且得到兩噴嘴實(shí)際的出口速度和徑向速度梯度，為第四章的仿真計(jì)算做準(zhǔn)備。3.1對(duì)沖燃燒器二維網(wǎng)格建立圖3-1對(duì)沖燃燒器噴嘴幾何形狀圖3-1為對(duì)沖燃燒器噴嘴的幾何形狀，該燃燒器由上下兩個(gè)一樣的噴嘴組成，燃料和氧化劑位于對(duì)立的兩側(cè)。由于噴嘴是軸對(duì)稱的，故對(duì)沖燃燒器可以簡化成為二維模型，并可以只取對(duì)稱軸一側(cè)的圖形，幾何模型面積的減半必然會(huì)使網(wǎng)格數(shù)量至少減少一半，因此可以極大地節(jié)省計(jì)算資源和計(jì)算時(shí)間。為了防止二

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3130400