隨著我國汽車行業(yè)快速發(fā)展,引起了一系列能源短缺和污染排放加劇的問題,尋求更高效、清潔的替代燃料已是當前經(jīng)濟發(fā)展的需要。醇醚二元燃料作為傳統(tǒng)化石燃料和燃燒添加劑已成為廣泛研究的焦點,目前關(guān)于醇醚燃料的組合應(yīng)用基礎(chǔ)研究較少,有必要開展醇醚二元組合燃料的燃燒技術(shù)。本研究利用部分預(yù)混對沖火焰,從燃燒學(xué)的角度結(jié)合化反應(yīng)動力學(xué),分析了不同側(cè)預(yù)混對沖火焰燃燒特性和NO排放指標,希望借此完善醇醚摻混燃燒的理論基礎(chǔ)研究。本文基于大型氣相動力學(xué)軟件CHEMKIN中的OPPDIF模塊對對沖火焰模擬,通過求解不同側(cè)預(yù)混層流火焰模型,研究了單側(cè)預(yù)混對甲醇/二甲醚對沖火焰燃燒特性和NO生成分析。研究將預(yù)混甲醇與二甲醚對沖火焰定義為A系列火焰,將預(yù)混二甲醚與甲醇對沖火焰定義為B系列火焰。分析了A系列火焰和B系列火焰的最大火焰溫度、基本火焰結(jié)構(gòu)、放熱率分析、燃料及關(guān)鍵自由基濃度分布、燃燒過程中NO的生成機理等為基礎(chǔ)研究提供了理論數(shù)據(jù)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):無論哪種火焰模式都隨著預(yù)混當量比增加,火焰均由單火焰結(jié)構(gòu)向雙火焰結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,這種特征隨預(yù)混當量比增大而愈顯著�；鹧孀畲鬁囟瘸噬仙厔�,火焰放熱率在非預(yù)混區(qū)和預(yù)混區(qū)都呈不同程度... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CHEMKIN軟件的計算流程框圖

圖2.1所示為所選用的對沖火焰物理模型簡圖。采用軸對稱、兩噴嘴間隔一定距離且對置狀態(tài)的對沖擴散火焰結(jié)構(gòu),燃料和氧化劑分別從同步的噴嘴噴入,在兩個燃燒器之間形成一個穩(wěn)定的軸對稱擴散火焰。層流對沖火焰的一個重要特點是整個火焰面是一個定x值的平面,因而沿x方向的反應(yīng)標量(溫度和組分濃度)的分布與r無關(guān),也就是說這種火焰是準一維的。甲醇或二甲醚逆向燃料射流,某一側(cè)添加足量空氣,實現(xiàn)燃氣單側(cè)預(yù)混(當量比小于1.0),然后分別從兩完全相同、相向布置的噴嘴噴出,并在中間某位置滯止,形成滯止面(Stagnation Plane,SP)后沿徑向展開。對沖燃氣著火后就形成空氣側(cè)部分預(yù)混對沖火焰結(jié)構(gòu),其包括兩個火焰反應(yīng)區(qū),即為在靠近預(yù)混燃氣側(cè)的稀預(yù)混火焰反應(yīng)區(qū),和靠近純?nèi)剂仙淞鱾?cè)的擴散火焰反應(yīng)區(qū)。2.4 部分預(yù)混對沖火焰的數(shù)學(xué)模型

圖3.1(c)和3.1(d)示出了甲醇非預(yù)混火焰B1和二甲醚側(cè)預(yù)混的對沖火焰B1**的火焰結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出,B1與B1**之間的火焰結(jié)構(gòu)差異就如同A1與A1**相似。B1**和A1**對沖的燃氣組成相反,但具有相同火焰拉升率和相同預(yù)混當量比,火焰峰值溫度差異基本可算是它們間最明顯的區(qū)別(詳見表1)。以甲醇為預(yù)混燃料的對沖火焰最大火焰溫度約為2152K,而以二甲醚為預(yù)混燃料的對沖火焰溫度為2126K。甲醇預(yù)混的火焰溫度相對略高,原因在于相同的預(yù)混當量比下,A1**火焰的預(yù)混甲醇量大于B1**中預(yù)混的二甲醚量,A1**中預(yù)混燃料的燃燒熱值大使得其預(yù)混火焰溫度高,部分預(yù)混火焰內(nèi)雙反應(yīng)區(qū)的相互作用,使得部分預(yù)混火焰A1**、B1**的峰值溫度也分別比A1和B1的高。圖3.2(a)和(b)比較了相同高拉伸率αs=350s-1下的二甲醚與甲醇部分預(yù)混對沖火焰A2**和甲醇與部分預(yù)混二甲醚對沖火焰在氧化劑端部分預(yù)混當量比為0.4時,火焰的溫度分布和主要自由基的濃度分布曲線。從上圖可以得到:與低火焰拉伸率下的火焰結(jié)構(gòu)相比,其主要中間產(chǎn)物的自由基濃度分布、溫度分布曲線分布趨勢一致,唯一的區(qū)別是最大火焰溫度比低火焰拉升率下的低。以甲醇為預(yù)混燃料的對沖火焰最大火焰溫度約為2069K,而以二甲醚為預(yù)混燃料的對沖火焰溫度為2012K,溫度降低的主要原因是高火焰拉伸率使得火焰進氣流速增大,造成火焰局部不穩(wěn)定和混合不均勻,導(dǎo)致火焰溫度降低。另外,與低火焰拉伸率相比,火焰中物質(zhì)和溫度的分布區(qū)間縮小,因此高火焰拉伸率使得部分預(yù)混火焰的非預(yù)混區(qū)和稀預(yù)混區(qū)存在合并的趨勢。


本文編號：3448223