頁(yè)巖氣湍流預(yù)混火焰的直接數(shù)值模擬研究.pdf

1、環(huán)境污染、能源短缺是制約人類社會(huì)發(fā)展的重要因素，尋找新型燃料，探尋高效、清潔的燃燒方式是解決能源短缺和環(huán)境污染問題的重要手段。頁(yè)巖氣作為一種非常規(guī)天然氣，具有儲(chǔ)量大、燃燒后污染物排放少等特點(diǎn)。其合理的開采使用對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。對(duì)頁(yè)巖氣燃燒過程中復(fù)雜的流動(dòng)與燃燒耦合的物理化學(xué)機(jī)制的深入認(rèn)識(shí)，是設(shè)計(jì)和制造高效、清潔燃燒設(shè)備的基礎(chǔ)。論文首先提出了一種高效機(jī)理簡(jiǎn)化方法，并用于頁(yè)巖氣化學(xué)機(jī)理的簡(jiǎn)化，然后對(duì)頁(yè)巖氣湍流預(yù)混

2、燃燒過程進(jìn)行了直接數(shù)值模擬。采用直接數(shù)值模擬方法較為全面地研究了頁(yè)巖氣燃燒過程中湍流與火焰的相互作用，探討了渦團(tuán)所引起的拉伸、彎曲等對(duì)火焰特性的影響規(guī)律。
　　論文主要工作及研究成果如下：
　?。?）為了獲得高效、精確的簡(jiǎn)化機(jī)理，提出了一種基于多級(jí)多參量分析的新型機(jī)理簡(jiǎn)化方法。多種燃料和工況的測(cè)試證明了該機(jī)理簡(jiǎn)化方法的高效性和實(shí)用性?；谠摍C(jī)理簡(jiǎn)化方法構(gòu)建了包含26種基元組分與44個(gè)基元反應(yīng)的頁(yè)巖氣骨架反應(yīng)機(jī)理，為燃燒數(shù)值模

3、擬提供了必要的基礎(chǔ)。
　?。?）為了獲得燃燒與流動(dòng)耦合的詳細(xì)特性，基于燃料燃燒過程的基本守恒規(guī)律，構(gòu)建了適用于復(fù)雜湍流燃燒模擬的并行直接數(shù)值模擬系統(tǒng)。典型湍流燃燒模擬結(jié)果證明了所構(gòu)建的直接數(shù)值模擬系統(tǒng)的合理性。該模擬平臺(tái)為頁(yè)巖氣燃燒過程的詳細(xì)模擬提供了強(qiáng)有力的分析工具。
　?。?）基于搭建的直接數(shù)值模擬系統(tǒng)，利用構(gòu)建的頁(yè)巖氣化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，對(duì)頁(yè)巖氣湍流預(yù)混火焰進(jìn)行了三維直接數(shù)值模擬。通過對(duì)頁(yè)巖氣湍流預(yù)混燃燒過程的分析，找出了湍