多孔介質內過濾燃燒的實驗與模擬研究.pdf

1、多孔介質內過濾燃燒在提高燃燒強度、降低污染物排放、拓寬燃燒極限等方面有極大優(yōu)勢，已成為近年來燃燒領域的熱點之一。本文通過實驗和模擬兩種方法，對丙烷/空氣在多孔介質內的燃燒特性進行了較為深入的研究，對柴油在多孔介質內的過濾燃燒進行了探索性研究，旨在為過濾燃燒技術在國民經濟中的進一步應用提供理論指導。
　　利用自行搭建的多孔介質燃燒實驗系統(tǒng)，研究了丙烷/空氣預混合氣在氧化鋁小球堆積床內的過濾燃燒特性。觀察了預混合過濾燃燒的燃燒波傳播現(xiàn)

2、象，分析了當量比和混合氣入口流速對燃燒波傳播速度、溫度分布、尾氣排放的影響。結果表明:燃燒波傳播速度量級為10-1mm/s，屬于低速過濾燃燒，燃燒初期波速呈降低趨勢，燃燒室中心處降至最低，燃燒后期燃燒波波速略有升高;當量比增加時，燃燒室內最高溫度升高，燃燒波波速降低，排放增加;當入口流速增加時，燃燒室內最高溫度升高，燃燒波波速增大。
　　對柴油在多孔介質內預蒸發(fā)過濾燃燒進行了實驗研究，分析了燃燒室中心線處的溫度分布規(guī)律，對比了軸線

3、與壁面處的溫度差異，討論了燃燒室內氣固溫度變化特點。結果表明:柴油在多孔介質內過濾燃燒不存在燃燒波傳播現(xiàn)象，燃燒前期小球中心溫度低于氣體溫度，燃燒后期二者溫度十分接近;穩(wěn)定燃燒后主燃燒室最高溫度在1160℃左右，蒸發(fā)區(qū)溫度保持在85℃左右，燃燒室壁面溫度與中心溫度相差200℃左右。
　　利用FLUENT13.0軟件，以實驗為原型，結合雙溫度模型、DO輻射模型、簡化反應機理模型，標準k-ε湍流模型等模型，建立了堆積床內預混合過濾燃燒

4、的二維模型，通過模擬與本文實驗結果的對比，驗證了模型有效性。通過跟蹤氣體與氧化鋁小球的中心溫度，研究了堆積床內過濾燃燒的氣、固溫度變化規(guī)律，結果表明:在火焰區(qū)上游，固體溫度高于氣體溫度，多孔介質起預熱器作用，在火焰區(qū)下游，氣體溫度較高，多孔介質起余熱收集器作用;入口流速和當量比對燃燒特性的影響規(guī)律與實驗結果相一致;小球直徑增大，燃燒室內最高燃燒溫度降低，燃燒波傳播速度加快。
　　由于液體燃料在多孔介質過濾燃燒的復雜性，本文在不考慮