煤油在多孔介質中燃燒特性的數值模擬.pdf

1、能源是人類賴以生存的物質條件之一,是社會進步與經濟發(fā)展的重要資源。隨著石油等液體燃料消費需求的迅猛增長和環(huán)境問題的日益突出,如何實現(xiàn)液體燃料的高效清潔利用具有重要的現(xiàn)實意義。多孔介質燃燒技術在實現(xiàn)燃料高效清潔利用方面具有強大的優(yōu)勢,本論文依托浙江省自然科學基金資助項目(Y1090313),以液體煤油作為燃料對象,圍繞液體燃料的高效清潔利用,通過數值模擬方法,對煤油在自由空間和多孔介質中的燃燒特性開展研究。論文工作主要包括以下內容:

2、>　　 論文首先針對直管燃燒器,建立數學模型方程。以工程中常用的直管型燃燒器為對象,采用K-e模型處理氣液兩相流體湍流效應,運用平均混合分數/PDF方程的非預混燃燒模型處理煤油燃燒過程,考慮煤油噴霧和粒子運動過程,煤油液滴的蒸發(fā)過程,假定氣固兩相之間的局部熱平衡,忽略液體和固體的輻射效應,建立液體煤油在自由空間和多孔介質中的數學模型方程。在此基礎上,基于。Fluent軟件平臺,對液體煤油噴射進入燃燒器燃燒及在燃燒器中加入多孔介質分別進

3、行數值模擬。
　　 煤油在自由空間中燃燒火焰特性的數值模擬。分析了煤油在自由空間條件下的燃燒特性和燃燒火焰溫度的動態(tài)演變過程;考察了過量空氣系數、噴射角度、氣相預熱溫度、液滴直徑等對連續(xù)相和離散相的燃燒溫度分布、濃度組分分布影響。結果表明,液滴直徑、燃燒室預熱溫度、過量空氣系數等對于液滴著火時間及位置對兩相之間傳熱傳質有直接影響的因素對著火過程的影響較大。隨著這些參數的改變發(fā)生較大的變化。
　　 煤油在多孔介質中燃燒火焰

4、溫度的數值模擬。分析了煤油在多孔介質燃燒條件下,燃燒器內的燃燒溫度場的分布和燃燒速率變化規(guī)律,并與自由空間中相同燃燒工況下的燃燒溫度場的變化規(guī)律進行對比。結果表明,燃燒區(qū)域內置多孔介質后,燃燒火焰溫度分布明顯改善,燃燒火焰溫度明顯拓寬,燃燒區(qū)域顯著提高,燃燒區(qū)域下游溫度明顯升高,煙氣余熱回收效率明顯提高,熱量損失顯著降低。
　　 本文在為研究液體復雜湍流燃燒與詳細化學反應機理問題提供了先決條件,并以期為液體燃料在多孔介質中的非預