低氧预混燃烧的数值模拟研究

摘要

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，环境污染日渐受到人们重视，成为了世界各国关注的共同课题，而燃料燃烧带来的环境污染问题尤其受到人们的关注。本文就是基于此目的，对不同空气消耗系数下的气体燃料燃烧展开了研究工作。 本文首先对实验室中所用的低氧预混燃烧系统设备进行了抽象、简化，建立了计算采用的物理模型。然后用Fluent6.2 对燃烧室内气体燃烧过程进行了数值模拟，分析了不同空气消耗系数对燃烧特性的影响。 经过数值模拟发现：在燃烧室中存在侧回流区和角回流区。侧回流区的作用是使一部分高温产物回流至火焰根部，稳定火焰，同时对预混可燃气具有加热作用，使火焰长度缩短。角回流区随空气消耗系数的减小最终消失。对温度场分析发现，空气消耗系数α＜1时燃烧高温区变化规律与α＞1 时规律基本相同。最高温度并不一定发生在当量比为1 时，这与模拟选用的模型有关。对于出口NO 含量，当α＜1 时，NO 的量随着α增大在增大，在α=0.91 时NO 排放量达到最大，在α＞1 的情况下，随α增大NO 生成量是减少的。由于模型中耦合了宽频带噪声模型，在燃烧室中出现了一个局部高压区，该高压区造成了噪声场的存在。 经过和实验的比较，结果表明数值模拟与实验基本吻合，变化趋势一致，说明采用这种数值模拟的方法来研究低氧预混燃烧现象是基本可行的。