燃烧模型对甲烷_空气非预混数值模拟的影响

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基于动态增厚火焰模型三维全可压缩非预混燃烧的大涡摸拟

ＳＨＡＮＧｉ —ａ，ＺＨＡＮＧｅ — ｕＭｎｇｔｏＷｎｐ，ＺＨＡＮＧＦＫｅ，ＡＮｉｎｒｎＪａ —ｅ
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Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｒｅｄｍｅｉｎｌｕｌｏｐｅｓｂｅｌｒｅｅｄｉｕａｉｎｏｔｎｏｄＵｎｖｒｉｔａｅａｒｃｍｂｓｏｔｅ — ｉｎｓｏａｌｃｍｒｓｉｌｇ－ｄｙｓｍｌｔｆＳａｆｒｉｅｓｙｍｅｈｎ／ｉｏｕｔｒｈｆａｏｔｎｎｐｅｘｄｆａｓｃ￣ｉｄｏｔｕｉｇｔｅｄｎｍｉａｌｈｃｅｅａｏｅ，ｔｅＳａｏｉｋ — ＡＬＥｍｏｅｏ－ｒｍｉｅｍｅｗａａｅｕｓｎｈｙａｃｌｔｉｋｎｄｆｍｅｍｄｌｈｍｇｒｌｙｌｎｓｙＷｄｌａｄｔｅｒｄｃｄｆｕ－ｔｐｒａｔｎｍｅｈｎｓｏｅｈｎ．ｅｃｍｐｒｓｎｗｉｅｓｅｄａｅｅｏｅｅｕｔｎｎｅｕｅｏｒｓｅｅｃｉｃａｉｍｆｈｏｍｔａｅＴｈｏａｉｏｔｔｔａｙｆｍｌｔｈｈｌｍｄｌｓｌｓａｄｒｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｈｗｅｈｔｉｈｅｉｎｎａｈｎｅ，ｔｅｐｅｉｔｎｙｔｅｄｎｍｉａｌｈｃｅｅａｅｘｅｉｎｉｅｕｔｓｏｄｔａｎｔｅｒｇｏｅｒｔｅｉｌｔｈｒｄｃｉｓｂｈｙａｃｌｔｉｋｎｄｆｍａｓｏｙｌｍｏｅｒｎｇｏｇｅｍｅｔｔｈｘｅｉｎａｅｕｔ，ｗｈｌｎｔｅｒｇｏａｒｍｈｅ，ｔｅｐｅｉｔｎｄｌｗｅｅｉｏｄａｒｅｎｈｔｅｅｐｒｍｅｔｌｓｌｗｉｒｓｉｉｅｉｎｆｒｆｏｔｅｉｔｈｒｄｃｉｓｅｈｎｌｏｗｅｅｌｒｅｈｎｔｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌ，ａｄｔａｈｅｆｒａｃｆｔｅｄｎｍｉａｌｈｃｎｄｆａｅｍｏｅｓｒａｇｒｔａｈｘｅｉｎａｅｕｔｓｎｈｔｔｅｐｒｏｍｎｅｏｙａｃｌｔｉｋｅｅｍｄｌｗａｈｙｌ

Swiss-roll型微燃烧器的燃烧数值模拟

２０１３年第４２卷第３期
ＶＯ１．４２ＮＯ．３２０ｌ３
案
加熟
ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＨＥＡＴＩＮＧ
２７
ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００２ — １６３９．２０１３．０３．００９
ｃｏｍｂｕｓｔｏｒｉＳｂｅｎｅｉｆｃｉａｌｔｏｍｉｃｒｏｓｃａｌｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｗｉｓｓ — ｒｏｌｌ；ｍｉｃｒｏ — ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ＦＬＵＥＮＴ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
微尺度燃烧器的重量轻、寿命长、能量密度高，与电池相比有很大的优越性，能够满足微型无人飞行汽车、微型卫星推进器和微型传感器等对微型动力源的需求，应用前景十分广阔…。然而随着空间尺寸的缩小，微燃烧器的面容比迅速增大，导致燃烧热损失很大，对微燃烧器内的燃烧产生了不利影响［。胡国新［］等搭建了氢气与空气预混燃烧实验装置，开展了微细型腔燃烧特性实验研究。结果表明：由于微细型腔外表面散热损失的增大，火焰传播速度减小，可燃浓度范围明显缩小。为解决上述问题，各国学者进行了大量研究。ＭａｒｕｔａＫ￣４１采用ＦＬＵＥＮＴ对１ｍｍ直径的流动反应器中低雷诺数的催化反应进行了模拟研究，得到了不同温度下各主要成分在气相区和铂催化剂表面的分布情况。ＰａｕｌＤ．ＲｏｎｎｅｙＥ］开发了一个逆流回热型燃烧器的模型，研究表明通过壁面的逆流换热量对燃烧器

内燃机燃烧过程数值模拟和优化研究

内燃机燃烧过程数值模拟和优化研究内燃机是现代交通运输的重要动力，汽车、发电机、飞机、船舶等都离不开内燃机。

内燃机的效率和环保性是制约其发展的关键因素之一。

因此，研究内燃机燃烧过程的数值模拟和优化已成为当前研究的热点之一。

本文将从模拟和优化两个方面介绍内燃机燃烧过程的研究进展。

一、内燃机燃烧过程数值模拟1. 模拟方法内燃机燃烧过程的数值模拟一般使用CFD（Computational Fluid Dynamics）方法。

CFD是基于数值方法和计算机技术，利用数学模型和计算方法对运动流体的流场、传热、传质和化学反应等的数值计算与分析的一种方法。

2. 模拟模型内燃机燃烧过程的模拟一般采用三维动态模型，将燃油喷雾、气缸内空气和废气混合等复杂过程通过CFD模拟求解，并考虑模型的热力学、化学反应和燃烧等特性。

3. 模拟结果内燃机燃烧过程的数值模拟可以得到燃烧室内的压力、温度、速度等参数的分布，以及氧、碳氢化合物和氮氧化物等有害物质的生成和排放。

通过模拟可以优化发动机的燃烧室设计、进气系统和喷油系统等参数，提高发动机的效率和减少排放。

二、内燃机燃烧过程优化1. 利用EGR技术EGR（Exhaust Gas Recirculation）技术是指将废气回收并混合到进气中加以利用的技术。

利用EGR技术可以降低发动机的燃烧室温度和压力，减少氮氧化物的生成量，提高发动机的燃烧效率和换热效率。

2. 利用混合燃料技术混合燃料技术是指将两种或多种不同的燃料混合使用的技术。

利用混合燃料技术可以减少燃料的使用量，降低有害物质的排放量，提高发动机的燃烧效率。

3. 利用增压技术增压技术是指通过压缩空气的方式增加燃料的燃烧效率和动力输出。

利用增压技术可以提高发动机的效率和动力输出，减少废气排放。

4. 利用燃油喷射技术燃油喷射技术是指通过更精细的燃油喷射方式，使燃料可以更好地混合到空气中，从而提高燃烧效率和减少有害物质的排放量。

总之，内燃机燃烧过程的数值模拟和优化研究是当前发动机研究的重要方向。

微尺度条件下CH4_DME掺混燃料燃烧过程反应机理简化及数值模拟研究

大学硕士学位论文摘要近年来，碳氢燃料凭借高能量密度、质量轻、供电时间长等优点迅速吸引了国内外学者们的关注，基于碳氢燃料的微型动力系统获得了广泛研究。

微型燃烧器作为微型动力系统的核心部件，其工作性能与系统能量输出紧密相关。

但不同于常规尺度，微尺度燃烧面临着火焰淬熄和不稳定等挑战。

面对这些挑战，许多强化燃烧、稳定火焰的措施被研究者们提出。

我们课题组提出新的掺混方式，即甲烷/二甲醚/空气预混燃烧。

在前期实验工作中已经发现二甲醚的添加能大幅度拓宽可燃极限，有效促进甲烷的燃烧。

但实验平台测试技术有限，对甲烷掺混二甲醚燃烧的火焰动力学认识还不够充分。

数值模拟相较于实验方法能更便捷的获得燃烧过程的详细信息。

但当下适用于微尺度领域的甲烷/二甲醚混合机理尚未被开发出来。

因此，本文的工作之一是开发出适用于微尺度燃烧的甲烷/二甲醚混合燃料机理。

随后，运用该机理对甲烷/二甲醚/空气预混燃烧火焰动力学展开数值模拟研究，讨论二甲醚增强甲烷/空气燃烧稳定性的作用机制，并计算微燃烧器内的熵产率分析系统的㶲效率。

论文的主要研究工作和创新点如下：（1）采用DRGEPSA软件对甲烷/二甲醚详细化学反应机理进行骨架机理简化。

结合层流火焰速度敏感性分析，开发出适用于微燃烧领域的甲烷/二甲醚混合燃料机理（含有25个组分，96步基元反应）。

该机理能准确预测一个大气压下，当量比0.7至1.5，不同二甲醚掺混比的点火延迟时间、层流火焰速度。

利用所开发的机理，构建甲烷/二甲醚/空气在平板式微型燃烧器内的预混燃烧过程的三维数值模型进行模拟计算。

结果表明，该模型不论是火焰形态，还是吹熄极限，均与实验结果达到良好吻合。

（2）在不锈钢材质的平板式微燃烧器内，通过改变掺混比和当量比，完成了甲烷有无掺混二甲醚的火焰形态和吹熄极限基本对比。

发现掺混二甲醚后新增U型火焰和双峰U型火焰，并且当量比为0.9时倾斜火焰不存在。

讨论了贫燃和富燃条件对甲烷掺混二甲醚的作用原理，解释了添加二甲醚促进甲烷燃烧的主要原因。

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟刘宏升;张金艳;解茂昭【摘要】为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性，根据多孔介质燃烧理论，建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。

给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响，分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。

结果表明：火焰面的前缘呈抛物线形状，燃烧波波速在0．1 mm/s数量级；随着当量比增加，波速度减小，燃烧区域范围扩大；随着入口流速增大，燃烧最高温度升高，火焰面宽度变窄，燃烧波波速增大；随着氧化铝小球直径增大，火焰面厚度变窄，燃烧波速度增大；氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。

%In order to study the premixed filtration combustion characteristics of a porous medium, a two-dimensional combustion model of premixed gas in a porous medium was established based on the theory of porous medium combus-tion. The influences of the equivalence ratio, the intake velocity and the spherule diameter on temperature distribution were discussed. The heat storage properties of the alumina spherule in the burner were analyzed. The results show that the front edge of the flame presents a parabola structure and the combustion wave velocity has an order of 0.1 mm/s. The burning area extends and the combustion wave velocity decreases with the increasing of the equivalence ratio. Higher peak temperature, narrower flame width and faster combustion wave velocity occur as the inlet velocity increa-ses. The flame width gets narrower and the combustion wave velocity increases with the increasing of the spheruledi-ameter. The alumina spherule shows a good heat storage capacity in the premixed filtration combustion.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P814-819)【关键词】多孔介质;过滤燃烧;二维数值模拟;蓄热;当量比【作者】刘宏升;张金艳;解茂昭【作者单位】大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TK411.1过滤燃烧即多孔介质中的燃烧是自然界和工程中广泛存在的一种燃烧现象，因其具有燃烧效率高、可燃极限大、污染物排放低等特点，受到国内外学者的广泛关注［1］。

非线性拉伸对甲烷－空气预混火焰燃烧特性的影响

【相关文献】
［1］Kelley AP，Law CK.Nonlinear effects in the extraction of laminar flame speeds from expanding spherical flames［J］.Combust Flame，2009，156（9）：44-51.
国内外已经有很多的学者研究了甲烷的层流燃烧特性。这些研究通常将拉伸对于火焰的影响假设为线性的，进而计算得到层流燃烧速率和马克斯坦长度。然而最近的研究表明，这些火焰速率的测量数据存在很大误差。Kelley等和Chen［1-2］通过实验展示了非线性拉伸的影响起到了重要的作用，将拉伸的影响简化为线性时会产生误差。因此，层流火焰的燃烧特性必须运用最新的燃烧理论进行分析。为了理解不同拉伸模型对火焰燃烧特性的影响，本文使用纹影和高速摄像系统记录了火焰燃烧的发展动态，同时运用了传统线性理论和非线性的燃烧理论测定了不同当量比条件下的层流燃烧速率和马克斯坦长度。
Kelley［1］运用传统线性方法计算火焰燃烧速率时，考虑了非线性拉伸的影响，并将层流火焰限定为以绝热和拟定常的方式传播，提出了非线性的火焰发展方程：
这个非线性的方程避免了求导的过程，从而提供了更精确的结果。计算得到无拉伸火焰传播速率Sl后就可以计算出未拉伸燃烧速率ul。他们之间存在的关系为：
这里ρb和ρu是燃烧气体和未燃气体的密度。ρu可以通过理想气体法则确定，ρb可以通过绝热平衡产物的性质计算得到。
【正文语种】中文
煤层气也称“瓦斯”，是一种从煤床中提取出来的可燃混合气体，以甲烷为主要成分。它长期以来被视为煤矿安全的主要危害，在地下煤矿往往运用通风的方法稀释和移除这些可燃气体。每年全球煤矿工业释放到地球的煤层气大约有2 500万t，然而甲烷对于全球变暖的作用是二氧化碳的24.5倍。因此，停止将煤层气向大气排放，并通过收集对它们加以有效利用是非常必要的。尽管煤层气在发电和工业生产等领域已经得到了成功的应用，但将其用作交通运输工具的燃料，仍然存在着巨大的挑战。所以，研究了解甲烷的火焰速率以及火焰稳定性是至关重要的。

CFD数值模拟在燃烧领域中的应用研究

CFD数值模拟在燃烧领域中的应用研究随着科学技术的不断发展，在燃烧领域中，应用CFD数值模拟已成为研究的热点。

CFD（Computational Fluid Dynamics）是计算流体力学的英文缩写，是一种通过计算机数值模拟的方案，利用大量数值分析技术求解流体运动的数学方法。

它可以实现对流体流动的数值预测、计算和分析，并可利用这些结果进行研究和应用。

CFD数值模拟在燃烧领域中有着广泛的应用。

通过建立各种不同类型的模型，可以研究不同种类的燃料在不同条件下的燃烧特性。

这些模型种类包括单室模型、双室模型、膜壁燃烧模型等。

除此之外，还可以对燃料燃烧时所形成的各种复杂化学反应进行数值模拟，预测燃烧产物的组成和浓度分布。

在燃烧工程中，利用CFD数值模拟研究汽油、柴油和天然气燃料的燃烧过程是一个典型的例子。

数值模拟可以对燃烧室内的流场、温度场、和物质浓度场进行建模。

通过对燃烧室内流场的研究，可以减小燃烧室中的湍流程度，提高燃料的混合程度，同时提高能量的利用率，减少废气的产生。

另外，在CFD模拟中，物理反应与化学反应的能够被同时进行研究。

在这个过程中，反应速率和自由基的生成和互动、颗粒的运动、燃料氧化代谢和二氧化碳的排放等因素可以进行计算。

由此能够形成对不同燃料燃烧产生的气体及颗粒物的化学分析，从而为改善燃烧过程、提高烟气处理装置的效率提供理论分析依据。

应用CFD模拟还可以在燃烧领域中研究污染物排放和控制。

对于燃烧污染物的研究，常常采用CFD模拟来求解流体动力学、传热和化学分析等。

利用CFD数值模拟可以预测出排放物的生成位置，浓度分布和传播路径。

这些信息可以帮助工程师们采取最终的控制措施，从而达到最佳的效果。

通过研究CFD数值模拟在燃烧领域中的应用，我们可以发现其非常重要。

利用CFD模拟技术可以进行燃烧流场、化学反应和废气排放等物理过程的计算。

这方面的技术在未来的环保和节能领域中将有着广泛的应用。

非预混燃烧数学模型

′ 2 分别代替方程14.1-4和14.1-5中的对于一个二混合分数问题，用 f fuel 和 f fuel
′ 2 。在方程14.1-4中，用 f sec 代替 f 则得到 f sec 。因此用 f 和 f ′ 2 ，得到 f fuel 和 f fuel
′ 2 。根据次流的总方程14.1-3可计算 psec ，用 psec 代替 f ，解方程14.1-5可得到 psec ′ 2 而不是 f sec ′ 2 解方程证明是对的。量与总质量流率相比相对要小这一事实，用 psec ′ 2 基本上对一个一阶近似值，在 psec 和 f sec 间的差异对 f fuel 相对敏感，因此， psec ′ 2 相同。和 f sec 大涡模拟（LES）非预混模型（The Non-Premixed Model for LES）对大涡模拟（LES），解一个关于平均混合分数的方程，该方程除了 µ t 为次网格尺度粘度以外，形式上与方程14.1-4相同。不解混合分数方差的输运方程。取而代之，混合分数均方值模拟如下： f ′ 2 = C var L2 sgs ∇f
这表明在混合分数空间中只有在平面ABC （见图14.1.1）上的点有效。因此，这两个混合分数，ffuel和fsec不能独立变化；他们的值仅在如果他们位于图14.1.2 所示三角形OBC里面时才有效。
图14.1.1：ffuel，fsec和fox的关系 Figure 14.1.1: Relationship of ffuel, fsec, and fox
φ i = φ i ( f fuel , psec , H * )
（14.1-15）
非绝热系统的例子包括有辐射、通过墙的传热、到或来自于分散相颗粒或小滴的传热以及不同温度下的多入口系统。14-18页提供这样非绝热系统的混合分数方法的其他细节。

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第5期
张海军 , 等 : 燃烧模型对甲烷 / 空气非预混数值模拟的影响
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速氧气环面的喷口沿轴向的流速 u a = 89 m / s, 全局燃料当量比 !o = 0. 336, 全局燃烧属于贫油燃烧, 可以减少固体颗粒的形成. 由于燃烧壁面材料是由石英玻璃和陶瓷组成的 , 可以认为是绝热边界条件, 出口条件为标准大气压 , 温度为 300 K
标量的条件脉动, 使得条件平均的脉动很小, 因此, 可以采用组分的条件平均浓度值来计算反应速率的条件平均值 , 即可以在一阶水平上求解, 将流动的非均匀性和反应的非线性解耦 [ 2] . 在湍流反应流中, 主要预测的是耗散标量的平均值, 在湍流中这些平均值与瞬时值密切相关. PDF ( probabilit y densit y f unctio n) 模型将组分分为燃料、氧化剂和产物这 3 种. 燃料与氧化剂混合比例符合某种概率密度函数 ( PDF ) , 采用 - PDF, 而且忽略了标量耗散变化的影响[ 7] . 1. 2 污染物形成机理燃烧过程中排放的氮氧化物主要是 NO2 和 NO, 通常将 NO 2 和 NO 通称为 NO x , 燃烧装置排放 NO 比 NO2 含量多, 而且 NO 2 是由 NO 生成的, 因而 , 在氧化氮数学模型中着重考虑 NO 的生成 . 在层流火焰及微观的湍流火焰中, NO x 有 3 种不同的化学动力学形成过程 , 温度型 NO x 是燃烧器中的空气中氮气燃烧氧化形成的; 快速型 NOx 是由于在火焰前面高速反应形成的; 燃料型 NO x 是燃料中含有氮化物氧化生成的 . 在非预混模型中的层流小火焰模型是温度型 NOx , 采用预测[ O] 和 [ OH ] 的方法描述 NOx 的形成. 在化学平衡模型中采用快速型 NO x 的 [ O ] 和 [ OH ] 和温度型 N Ox 方法分别计算[ 5 , 6, 8, 9] . 在 CM C 模型中采用温度型 NO x , NO x 概率密度分布与 CH 浓度分布有很大的联系 , 在火焰基部 NOx 主要是通过 CH 反应形成的 1. 3 数值方法

2 燃烧器物理模型
本文模拟的燃烧器原型结构如图 1 所示. H 为石英玻璃管长度, 中心喷口的直径为 10 mm, 燃烧器表面材料为陶瓷. 燃烧器表面环形喷口的内径为 50 m m, 外径为 50. 8 m m, 套管是长度为 80 m m 和直径为 61 m m 的石英玻璃材料制成. 与文献[ 4] 的燃烧器相同, 模拟的火焰条件与文献 [ 4] 的火焰 B 相同, 中心喷口的燃料局部当量比 !j = 4, 在中心喷口处属于富油燃烧 , 沿轴向的流速 u j = 9. 3 m/ s, 高
上海理工大学学报
2009 年第 31 卷
实际燃烧现象大部分都是湍流燃烧, 因此 , 国内外对湍流燃烧模拟进行了深入的研究. 在湍流燃烧中不但要处理脉动标量的输运方程, 而且要求解时间平均的化学反应方程 . 由于不同的燃烧模拟采用不同的方法进行耦合, 导致目前湍流燃烧的模拟方法很多, 主要有大涡模拟、随机涡模拟、概率密度函数输运方程模拟、条件矩模型、简化概率密度函数模型、关联矩模型及基于简单物理概念的一些唯象模型等[ 2] . 本文分别采用非预混燃烧中化学平衡模型和层流小火焰模型 . 文献 [ 3, 4] 提出的条件矩封闭 ( CMC) 模型也是一种常用的方法, 本文对条件矩封闭模型也进行了分析和比较.
[ 5, 10, 11]
1 燃烧模型
甲烷- 空气的混合燃烧和烟气的流动都属于湍流流动, 本文和文献[ 3, 4] 都采用标准 - 两方程模型, 在模型中 , 是两个基本未知量, 为湍动能, 为湍流脉动动能耗散率. 引入这两个量后, 控制方程组增加了关于 , 方程, 使得控制方程组封闭 . 1. 1 燃烧模型和概率密度函数化学平衡模型假设火焰在层流流动中假设反应物和产物达到化学平衡, 用混合物的质量分数来表示各个热力学参数的燃烧模型 , 在化学平衡火焰中使用富油燃烧的极限 ( rich f lam mabilit y lim it , 简称 RF L) 选项, 当混合物分数大于富油极限值时, 不采用平衡法计算, 可以节约运算量; 当小于富油极限 , 采用平衡法计算 [ 5] . 层流稳定小火焰模型将湍流火焰看成嵌入湍流流场内的局部具有一维结构的薄的层流火焰的一个系统 . 在该模型中化学反应的时间尺度与湍流燃烧的 Kolmogrov 时间尺度相比要小 . 因此, 湍流燃烧的层流小火焰模型是一种基于快速反应假设的模型, 在火焰面以内 , 以分子扩散和输运过程为主 . 通常混合物化学性质由混合物的质量分数和标量耗散来描述. 为了较准确地预测燃烧化学反应, 本文采用 GRI( gas research institute)
200093) ( 上海理工大学能源与动力工程学院 , 上海
摘要: 对甲烷 - 空气的钝体燃烧进行了数值模拟 , 考虑了流体的湍流流动和扩散火焰燃烧的相互作用. 模拟分别采用化学平衡模型和 GRI - Mech 3. 0 反应机理的非预混燃烧稳定层流小火焰模型. 通过与文献实验数据的比较, 分析了上述两种模型的模拟结果和 M obini 等人的条件矩平衡封闭模型的模拟结果的准确性. 研究表明, 上述 3 种燃烧模型的计算结果与实验结果均存在不同程度的误差, 说明现有的燃烧模型尚需进一步完善 . 关键词: 钝体 ; 非预混燃烧模型 ; 层流小火焰模型 ; 化学平衡模型; 条件矩封闭模型 ; 数值模拟中图分类号 : V 231. 2 文献标志码: A
Abstract: Bluff body combustion of methane and air was numerically investigated, taking into ac count the interaction between turbulent fluctuation and flame diffusion. The equilibrium flame mod el and the steady flamelet model with GRI - Mech 3 . 0 were chosen to evaluate the validity of com bustion models. Numerical results of the above two models, together with those of the conditional momentum closure modeling conducted by Mobini et al, were compared with some published exper imental data. Deviations from the experimental results were found for each of the three modeling methods. Obviously, it needs to work further to improve the existing combustion models. Key words: bl uf f body ; non pr em ix ed com bust ion m odel ; st eady f la m elet m odel ; chem ical equ il ibr i um m odel ; con dit iona l m om ent cl osur e m odel ; n um er i ca l si m ul a t ion 火焰稳定性是燃烧器设计过程必须考虑的重要问题 , 钝体燃烧器是一种比较容易实现稳定火焰的燃烧装置 . 形成钝体燃烧的条件是必须形成逆压梯度, 环流速度必须远大于中心喷流 , 中心喷流滞止点比环流喷流滞止点离喷口距离要近 . 环流速度越大 , 越容易形成回流. 钝体燃烧改变了流场的结构, 在钝体燃烧内产生了回流区 , 回流区内有稳定火焰的作用 . 影响火焰稳定的因素包括燃料进口速度和空气环流速度及钝体的直径与中心直径的比例 [ 1] . 数值模拟已广泛应用于燃烧领域 . 工程中遇到的
反应机理, 该机理由 53 种物质和
325 个基元反应所组成. GRI- Mech 是一系列元素的基元反应以及相关速率常数表达式. GRI 是一个优化、详细的化学反应机理, 在模拟天然气的燃烧火焰和点火等过程方面是目前最准确的反应机理. CM C 模型假设在扩散燃烧中大多数组分浓度和温度等标量的脉动量只与当地的混合分数的脉动有关 . 由于基于混合分数的条件平均抑制了大多数
Evalution on combustion models used in CH 4 / air non premixed combustion simulation
ZHANG Ha i jun, CHEN Yung cheng , GUO Xue yan ( School of En er gy &P ow er Engin eer ing , Un iver sity of Sha n gha i for Scien ce a nd T echnology , Sha ngha i 200093 , Chin a )
第 31 卷
第 5期
J. University of Shanghai for Science and Technology
上海理工大学学报
Vol. 31
No. 5 2009
文章编号 : 1007- 6735(2009)05- 0483- 05
燃烧模型对甲烷/ 空气非预混数值模拟的影响
张海军, 陈永辰, 郭雪岩
[ 6] [ 6]
.
本文采用 F LU ENT 6. 3 软件在联想深腾 1800 并行机上进行并行计算 , 采用基于压力的求解器 , 速度场与压力场的耦合采用 SIM PL E 方法 . 动量、组分、湍动能和湍流耗散率的离散格式均采用一阶迎风差分格式 , 为了减少运算量, 采用了二维轴对称计算域, 燃烧器的壁面采用标准壁面函数方法处理 .