甲烷/氨气混合气层流燃烧特性的实验与数值计算

作     者：李秋槿 曾文 刘宇 罗蒙蒙 张源航 王鹏 

作者机构：沈阳航空航天大学航空发动机学院 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-Ⅲ-0006-0031) 

主　　题：氨 甲烷 层流燃烧速度 定容燃烧弹 反应动力学机理 

摘      要：利用定容燃烧弹对甲烷/氨气混合气在初始压力分别为0.1、0.2、0.3MPa、当量比范围为0.8～1.4、初始温度分别为390、420、450 K、氨气掺混比分别为0.1、0.3、0.5工况下的层流燃烧特性进行了试验测试，获得了当量比、初始压力、初始温度及氨气掺混比对甲烷/氨气混合气层流燃烧特性的影响规律。另外，采用三种不同的详细反应机理对甲烷/氨气混合气的层流燃烧速度进行了数值计算。结果表明：随当量比、初始压力升高，火焰前锋面出现裂纹、胞状结构，火焰稳定性变差；初始温度与氨气掺混比对火焰前锋面结构及火焰稳定性影响较小。随当量比增大，甲烷/氨气混合气的层流燃烧速度先增大后减小，当量比为1.0时达到最大；随初始压力、氨气掺混比降低或初始温度增大，甲烷/氨气混合气的层流燃烧速度逐渐增大。另外，与Okafor机理、NUIG机理相比，采用Konnov机理（201种组分、2300个反应）计算得到的多工况条件下甲烷/氨气混合气的层流燃烧速度与试验值最为吻合。