贫燃预混旋流燃烧器回熄火边界数值模拟

摘要

为了预测回熄火边界,采用部分预混燃烧模型对天然气旋流预混燃烧器开展计算流体力学模拟.燃烧室直径60 mm、长160 mm,模拟工况包括空气和体积分数为25％的O2+体积分数为75％的N2 2种氧化剂,旋流器出口轴向速度为0.6～1.5 m/s范围的回火边界,以及1.5～4.5 m/s范围内的吹熄边界.通过回火和吹熄实验数据对模型进行验证,并分析结构参数对回熄火边界的影响.对比了Realizable k-ε模型和雷诺应力湍流模型,结果表明雷诺应力模型对回熄火边界的模拟结果更好.分析了回火和吹熄前后旋流器出口截面Da的变化情况,结果表明不同气流速度条件下回火临界点的1/Da以及吹熄临界点的Da和混合分数具有一定的关系.保持几何旋流数不变,对比分析了3种旋流器进口结构回熄火发生前后的流场变化及回熄火边界的变化,结果表明结构参数对回火和吹熄区间的影响作用相反,存在最优的进口长度和宽度组合使得由回火到吹熄的稳定燃烧区间最大.