預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的火焰面不穩(wěn)定特性研究.pdf

1、在過(guò)去的十年里，預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中的燃燒問(wèn)題得到了大量的關(guān)注，因?yàn)榕c自由空間的燃燒相比，預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中的燃燒具有燃燒效率高、貧燃極限低以及尾氣排放量低等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)先進(jìn)并具有廣闊應(yīng)用前景的燃燒技術(shù)。研究預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的火焰面特性將有助于燃燒技術(shù)的發(fā)展，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)、理論分析和數(shù)值模擬研究預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的火焰面不穩(wěn)定特性。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)實(shí)驗(yàn)研究。搭建預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包

2、括燃燒器（石英玻璃管）、氣體供給系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)等，對(duì)甲烷/空氣的預(yù)混氣體和氫氣/空氣的預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的火焰面不穩(wěn)定特性進(jìn)行研究。通過(guò)設(shè)定不同工況參數(shù)，如不同氣體當(dāng)量比（燃料濃度）、不同氣體入口流速，對(duì)火焰面的形狀和發(fā)展進(jìn)行了觀測(cè)。結(jié)果表明，氣體當(dāng)量比（燃料濃度）和氣體入口流速對(duì)火焰面的特性有很大的影響。
　　(2)理論分析。為研究多孔介質(zhì)中火焰面出現(xiàn)傾斜演變的原因，建立二維雙溫模型，對(duì)預(yù)混氣體在燃燒器內(nèi)的流動(dòng)、傳熱和燃燒

3、進(jìn)行模擬，分析火焰面的傾斜演變，并從溫度場(chǎng)、氣體流速場(chǎng)、壓力場(chǎng)三個(gè)方面對(duì)火焰面出現(xiàn)傾斜演變的現(xiàn)象進(jìn)行分析。結(jié)果表明:給定初始傾斜角的火焰面會(huì)持續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)更嚴(yán)重的傾斜現(xiàn)象;溫度場(chǎng)、氣體流速場(chǎng)、動(dòng)壓場(chǎng)通過(guò)影響燃燒化學(xué)反應(yīng)速率、氣體流動(dòng)方向、壁面散熱等間接影響火焰面的傾斜演變，導(dǎo)致火焰面傾斜的持續(xù)發(fā)展。
　　(3)數(shù)值模擬。為了模擬甲烷/空氣預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)中燃燒的實(shí)驗(yàn)工況，建立具有初始火焰面傾斜角的二維雙溫模型。運(yùn)用FLUENT來(lái)

4、模擬預(yù)混氣體燃燒、氣體流動(dòng)以及傳熱等。通過(guò)設(shè)定不同工況參數(shù)，如不同氣體當(dāng)量比、不同氣體入口流速、不同填充小球直徑、不同的壁面散熱情況等，對(duì)火焰面的形狀和發(fā)展進(jìn)行了分析和研究，結(jié)果表明氣體當(dāng)量比、氣體入口流速、填充小球直徑、壁面散熱情況對(duì)火焰面的特性有很大的影響。另外，為了解釋產(chǎn)生火焰面傾斜的根本動(dòng)力，建立沒(méi)有初始火焰面傾斜角的二維雙溫模型，假設(shè)入口氣體當(dāng)量比、入口氣體流速、燃燒器內(nèi)孔隙率的分布不均勻，分別沿軸左側(cè)一個(gè)值、右側(cè)另一個(gè)值。結(jié)