IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
高温低氧条件下射流过渡火焰的大涡模拟
Alternative TitleLarge Eddy Simulation of Jet Transitional Flames in Hot and Diluted Environments
刘柽钰
Thesis Advisor张健
2017
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline流体力学
Abstract燃烧问题是关系到国家安全与民生发展的重要问题,实现高效低污染的燃烧技术 对于经济发展以及环境保护有着重要的意义。高温低氧条件常用于燃烧室中以提高热 效率并辅助火焰实现稳定。MILD(Moderate & Intense Low Oxygen Dilution)燃烧 作为一种高温低氧条件下的燃烧技术,在众多工业设备中已有着广泛的应用,但其形 成机理与火焰稳定性仍然有待探究。 对于这类高温低氧条件下的火焰,目前已有许多实验以及模拟工作得到了开展。 实验中利用简单的射流火焰,辅助以热伴流来模拟实际燃烧设备中的高温低氧环境。 实验人员在利用 JHC(Jet-in-Hot Coflow)燃烧器的实验中观察到,在降低伴流中的 氧气浓度与温度时,火焰的抬升段出现了高浓度的甲醛以及微弱的羟基,这与普通 的抬升火焰结构是有着明显的区别的。由于其与 MILD 燃烧的燃烧环境非常接近, 所以这种火焰被称为过渡火焰。本文利用大涡模拟结合小火焰过程变量方法,对于 JHC 燃烧器中的射流过渡火焰进行了数值模拟,详细研究过渡火焰的火焰结构与稳 定机制。本文的主要内容与创新点如下: 1. 利用大涡模拟结合小火焰过程变量方法对一系列不同伴流温度条件下高温低氧 条件的射流火焰进行了模拟,并从结果中定性的发现了抬升火焰与过渡火焰; 2. 利用流场、次要物质分布、热释率、温度等表征量,对抬升火焰与过渡火焰进 行定量的比较,发现了在抬升段上游抬升火焰与过渡火焰的差别,以及抬升段 下游,两种火焰在火焰结构上的相似性; 3. 在过渡火焰与抬升火焰中,利用次要物质结合温度分布的方法,发现了自点火 过程的时间发展序列,分析了两种火焰在自点火过程中的异同,并结合这两种 火焰在火焰结构上的异同,定性地比较了两种火焰稳定机制的不同; 4. 模拟了钝体燃烧器中高温低氧条件下不同氧气浓度对火焰结构与特性的影响, 证明了在不同的伴流条件下,流场与火焰结构的差异,以及钝体对于稳定火焰 所起到作用的不同。
Call NumberMas2017-014
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60400
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
刘柽钰. 高温低氧条件下射流过渡火焰的大涡模拟[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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