低排放燃烧室燃烧性能和污染排放预测模型研究

摘要

为了能够快速准确的预测燃气轮机燃烧室燃烧性能以及污染排放特性，本文结合CFD模拟结果，发展了一种能相对准确预测排放，计算量相对较小的化学反应器网络模型（CRN）方法。
　　首先，本文简单介绍了化学反应器网络模型的发展和国内外主要研究现状，并且介绍了组成化学反应器网络模型所用到的化学反应器，详细描述了它们的概念、原理、求解方法和使用特点以及其在理论上的计算依据。其次，本文采用Visual Studio2010作为开发环境，采用.Net Framework4.0和C＃为开发语言，设计并编写了污染排放预测程序，简单描述了该程序的框架结构，并将程序的主要功能和内部类的实现方法进行了简介。
　　接下来对某贫油预混预蒸发（LPP）燃烧室进行了数值模拟，并对模拟结果中流场、温度场以及一些对NOX排放影响比较大的局部区域进行了详细分析，将该燃烧室划分为不同的特征区域，运用不同的反应器构建化学反应器网络模型。运用构建的网络模型采用自编程设计程序在不同工况下进行模拟计算，将模拟结果和实验结果进行对比，两者吻合得很好。最后，利用该化学反应器网络模型研究了进口空气温度、主级燃油量以及值班级燃油量对燃烧室出口温度以及出口污染排放特性的影响，模拟获得了较合理的变化趋势。
　　通过对模拟结果的分析，可以看出化学反应器网络模型对NOX排放进行了合理的预测，证明了该方法在预测燃烧室出口NOX排放方面是可行的。运用网络模型方法预测NOX排放不仅能缩短燃烧室设计周期，还能够有效的减少试验次数，为低污染燃烧室的初步设计以及优化设计提供有价值的指导。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2低污染燃烧室

1.3国内外污染排放预测方法概述

1.4 研究目的和研究内容

第二章 化学反应器模型

2.1 完全混合反应器（PSR）模型

2.2 柱塞流反应器（PFR）模型

2.3 部分混合反应器（PaSR）模型

2.4 本章小结

第三章 污染排放预测平台的程序结构设计

3.1 基本信息

3.2 CombustionAnalysis项目结构

3.3 Chemical项目结构

3.4 CRN网络图形界面定义操作说明

3.5 本章小结

第四章CRN网络模型建模分析

4.1 燃烧室结构

4.2 LPP燃烧室数值模拟结果分析

4.3 燃烧室NOX的生成机理

4.4本章小结

第五章 LPP燃烧室的模拟

5.1 运行参数和实验结果

5.2 燃烧室的初步模拟及其结果分析

5.3 CRN网络模型的优化建模分析

5.4 CRN网络模型的优化建模

5.5 CRN网络模型模拟分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 后期工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文