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基于双进度变量的非预混火焰no生成大涡模拟研究

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 295-302页

作者：万佳伟魏正昀蒋旭东郭军军柳朝晖华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室武汉430074 Clean Combustion Research Center King Abdullah University of Science and TechnologyThuwal 23955Saudi Arabia

本文基于火焰面/进度变量(FPV)模型框架,提出了一种双进度变量NO输运修正模型。将该模型与大涡模拟相结合,对Sandia非预混甲烷射流火焰开展了数值模拟。结果表明,该模型对于NO浓度的预测精度相比于文献中结果显著提升。进一步详细分析... 详细信息

本文基于火焰面/进度变量(FPV)模型框架,提出了一种双进度变量NO输运修正模型。将该模型与大涡模拟相结合,对Sandia非预混甲烷射流火焰开展了数值模拟。结果表明,该模型对于NO浓度的预测精度相比于文献中结果显著提升。进一步详细分析了具有火焰不稳定性的Sandia火焰F的no生成特性,当雷诺数从22400升高至44800时,火焰F相比于火焰D,中心轴线处的NO峰值下降约28%。模拟结果成功捕捉到了雷诺数升高导致的强局部熄火现象,以及该条件下火焰温度降低,no生成受到抑制的趋势。

关键词：火焰不稳定性大涡模拟火焰面/进度变量模型 no生成

甲烷/正庚烷双燃料对冲火焰结构及火焰中no生成特性

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内燃机学报 2023年第3期41卷 203-210页

作者：吴尚书钱起邹祥波席剑飞南京师范大学能源与机械工程学院江苏南京210023 广东能源集团科学技术研究院有限公司广东广州510630

应用对冲火焰模型进行了甲烷/正庚烷对冲火焰结构与火焰中no生成特性的数值模拟研究,探讨了NO的生成机理.贫燃甲烷/空气混合气和富燃正庚烷/空气混合气分别从两个对向布置的喷嘴射出,形成层流对冲火焰.结果表明:此对冲火焰为三重火焰,具... 详细信息

应用对冲火焰模型进行了甲烷/正庚烷对冲火焰结构与火焰中no生成特性的数值模拟研究,探讨了NO的生成机理.贫燃甲烷/空气混合气和富燃正庚烷/空气混合气分别从两个对向布置的喷嘴射出,形成层流对冲火焰.结果表明:此对冲火焰为三重火焰,具有3个放热峰.保持正庚烷/空气混合气当量比不变,随着甲烷/空气混合气当量比增大,火焰宽度逐渐增大,NO排放指数逐渐减小.影响no生成的最重要途径是快速型机理,其次是热力型机理,而NNH中间体机理和氧化二氮中间体机理的影响很小.随着甲烷/空气混合气当量比的增大,热力型机理影响增大,而快速型机理影响减小.快速型NO减少的原因是正庚烷/空气反应区的OH和H等自由基含量随着甲烷/空气混合气当量比的增大而减小.

关键词：甲烷正庚烷三重火焰对冲火焰 no生成

氧煤MILD燃烧条件下no生成的动力学模拟

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煤炭学报 2016年第9期41卷 2332-2339页

作者：刘若晨安恩科同济大学机械与能源工程学院上海201804

利用CHEMKIN研究氧化剂与内回流烟气之间的掺混温度和氧气体积分数两个关键因素对氧煤MILD燃烧条件下no生成的影响,选取氧化剂气氛为5%O2/90%CO2/5%H2O,10%O2/85%CO2/5%H2O,15%O2/80%CO2/5%H2O和25%O2/70%CO2/5%H2O,温度为1 273,1 373和1473 K。结果表明：NH2是一关键的前驱组分,反应NH2＋OH=NH＋H2O对促进no生成影响最大,而反应NH2＋NO=N2＋H2O对抑制no生成影响最大,两者影响力随着氧气体积分数降低而加大;提高掺混温度和氧气体积分数可增大燃料N→NO的转化率和OH基团的平衡浓度,氧气体积分数10%～15%是一个可兼顾CO和NO排放的较合理区间,且氧气体积分数的改变对污染物排放的影响与掺混温度的关系不大;NO还原路径的反应速率在低氧气体积分数下反而有不同程度的增大,在MILD燃烧条件下,还原反应的趋势增强,从而延长反应进程,增加系统的整体复杂性。

关键词： MILD燃烧 no生成敏感性分析反应路径动力学

简化的Solomon热解模型和旋流煤粉燃烧no生成的数值模拟

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化工学报 2003年第9期54卷 1274-1278页

作者：张宇周力行张健清华大学工程力学系煤的清洁燃烧国家重点实验室北京100084

提出一种简化的Solomon热解模型 ,用于模拟煤粉燃烧no生成数值模拟中HCN的释放 .用纯双流体模型、k ε kp 两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、双方程热解模型、简化的Solomon热解模型以及no生成湍流反应二阶矩代数... 详细信息

提出一种简化的Solomon热解模型 ,用于模拟煤粉燃烧no生成数值模拟中HCN的释放 .用纯双流体模型、k ε kp 两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、双方程热解模型、简化的Solomon热解模型以及no生成湍流反应二阶矩代数模型对旋流煤粉燃烧器内两相流动、煤粉燃烧、HCN释放以及no生成进行了数值模拟 .模拟结果与文献中实验结果的对比表明。

关键词：热解模型旋流煤粉燃烧 no生成

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水泥回转窑内no生成的模拟

化工学报 2006年第11期57卷 2631-2637页

作者：王世杰陆继东李卫杰任合斌李捷胡芝娟华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 天津水泥工业设计研究院天津300400

采用气固流动、煤粉燃烧和no生成模型,结合物料烧成过程的物理化学反应热效应的一维热流函数,对采用4通道燃烧器的某3000t·d-1生产能力的全尺寸水泥回转窑内NO的生成进行了数值模拟研究,对水泥回转窑内no生成机理及分布规律进行深入的... 详细信息

采用气固流动、煤粉燃烧和no生成模型,结合物料烧成过程的物理化学反应热效应的一维热流函数,对采用4通道燃烧器的某3000t·d-1生产能力的全尺寸水泥回转窑内NO的生成进行了数值模拟研究,对水泥回转窑内no生成机理及分布规律进行深入的分析.研究结果表明:水泥回转窑内no生成主要为热力型NO和燃料型NO,并且以热力型NO为主要生成方式,燃料NO主要在窑头的燃烧带产生,热力NO主要产生于高温烧成带,并且燃料NO与热力NO的生成过程存在着相互抑制作用.

关键词：水泥回转窑 no生成数值模拟

外二次旋流风对旋流煤粉燃烧及no生成的影响

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化工学报 2010年第9期61卷 2437-2441页

作者：胡瓅元罗永浩周力行徐采松上海交通大学机动学院上海200240 清华大学工程力学系北京100084

对旋流煤粉火焰在两种分级进风的情况下用PIV(particle i mage veloci metry)测量了燃烧室内的速度分布,研究了湍流拟序结构对旋流火焰的燃烧特性及NO排放的影响。燃烧室进口附近,当外二次风率较大时,其拟序结构沿横向的扩散较早,大量... 详细信息

对旋流煤粉火焰在两种分级进风的情况下用PIV(particle i mage veloci metry)测量了燃烧室内的速度分布,研究了湍流拟序结构对旋流火焰的燃烧特性及NO排放的影响。燃烧室进口附近,当外二次风率较大时,其拟序结构沿横向的扩散较早,大量小颗粒被裹入涡结构中参加反应,因此中心区域温度较高;外二次风率较小时,一次风外侧的涡结构使得更多的大颗粒在惯性离心力作用下运动到了近壁区域,因此近壁区温度更高。在本文的实验范围内,保持其他条件不变,增加外二次旋流风,有利于剪切层纵向涡结构的形成,也有利于横向涡的形成,促进了小颗粒煤粒燃烧和大颗粒煤粒挥发分析出,从而促进NO的提前生成以及燃烧中间产物对NO的还原,最终减少NO的生成。

关键词： PIV测量拟序结构煤粉燃烧 no生成

旋流煤粉燃烧no生成的AUSM湍流反应模型

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燃烧科学与技术 2003年第3期9卷 209-213页

作者：张宇周力行张健清华大学工程力学系煤的清洁燃烧国家重点实验室北京100084

针对煤粉燃烧no生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型.用纯双流体模型,包括k ε kp两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、no生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型,对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧... 详细信息

针对煤粉燃烧no生成提出一种湍流反应统一二阶矩代数(AUSM)模型.用纯双流体模型,包括k ε kp两相湍流模型、EBU Arrhenius燃烧模型、六热流辐射模型、no生成湍流反应的AUSM模型和原有二阶矩代数模型,对旋流煤粉燃烧器内相流动、煤粉燃烧和no生成进行了数值模拟.两相流动的模拟结果和PDPA实验结果符合较好.热态模拟结果和文献中的实验结果的对照指出,AUSM模型的模拟结果比ASM模型的模拟结果更合理.ASM模型由于采用温度指数函数的级数展开近似,舍去了并非小量级的高阶项,低估了no生成率.这和文献中用ASM模型模拟甲烷空气燃烧低估了no生成率的趋势是一致的.

关键词：煤粉燃烧 no生成二阶矩代数模型

初始条件对H_(2)-空气湍流扩散燃烧及no生成的影响

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动力工程学报 2022年第8期42卷 693-700页

作者：黄章俊唐志峰何洪浩李鹏飞田红长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

将考虑有限速率反应的涡耗散概念(EDC)模型与13组分34步H_(2)-N_(2)反应机理耦合,研究了不同初始条件对H_(2)-空气湍流扩散燃烧过程的影响。结果表明:空气初始温度和燃料初始温度升高均能使火焰中心轴线上的峰值温度升高和NO质量分数增... 详细信息

将考虑有限速率反应的涡耗散概念(EDC)模型与13组分34步H_(2)-N_(2)反应机理耦合,研究了不同初始条件对H_(2)-空气湍流扩散燃烧过程的影响。结果表明:空气初始温度和燃料初始温度升高均能使火焰中心轴线上的峰值温度升高和NO质量分数增大;随着空气入口速度的增大,火焰峰值温度上升,NO质量分数增大;随着燃料入口速度的增大,火焰峰值温度下降,NO质量分数减小;不同初始条件下,no生成以基元反应R22、R31和R32为主,而NO消耗以基元反应R20、R29和R30为主。

关键词：初始温度入口速度 H2-空气燃烧 no生成

低气压条件下甲烷预混燃烧CO和no生成机理研究

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动力工程学报 2023年第10期43卷 1247-1253页

作者：张井坤杜勇博于吉明刘雪敏邓磊车得福笪耀东西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国特种设备检测研究院北京100029

为研究低气压条件对甲烷预混燃烧中CO和NO_(x)生成特性与生成路径的影响,采用Chemkin软件进行详细数值模拟研究。通过采用Python语言自编程序调用最新光谱数据计算普朗克平均吸收系数,并导入Chemkin软件中来提升辐射传热的计算精准度。... 详细信息

为研究低气压条件对甲烷预混燃烧中CO和NO_(x)生成特性与生成路径的影响,采用Chemkin软件进行详细数值模拟研究。通过采用Python语言自编程序调用最新光谱数据计算普朗克平均吸收系数,并导入Chemkin软件中来提升辐射传热的计算精准度。结果表明:采用Konnov0.6化学反应机理与所提出的辐射模型中普朗克平均吸收系数计算方法可以准确预测低气压条件下甲烷燃烧的温度、NO和OH质量浓度分布;随着气压的降低,甲烷与空气预混燃烧时炉膛前部温度逐渐降低,而炉膛后部温度逐渐增加;气压降低导致CO生成速率增加和消耗速率减小,两者共同作用导致CO生成量增加和燃尽率降低;甲烷与空气预混燃烧生成的NO主要来自快速型和NNH型,且快速型和NNH型路径的贡献随着气压降低略有增加。

关键词：低气压甲烷预混燃烧 CO生成 no生成