我國(guó)作為多煤炭少油少天然氣的國(guó)家,長(zhǎng)久以來(lái)以煤炭為主體的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)的同時(shí)也對(duì)我國(guó)的環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的傷害。雖然政府已經(jīng)開(kāi)始重視調(diào)節(jié)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),但是這是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,并且煤炭作為廉價(jià)經(jīng)濟(jì)的能源并不會(huì)迅速退出歷史舞臺(tái),因此在使用煤炭的同時(shí)如何做到高效清潔的利用也成為了當(dāng)務(wù)之急。而煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以將煤氣化將其變?yōu)楹铣蓺膺M(jìn)行清潔利用并且副產(chǎn)物可以通過(guò)梯級(jí)利用來(lái)降低成本,因此這項(xiàng)技術(shù)不失為一條清潔高效燃用煤炭的道路。所制得的合成氣一般都含有一定量的氫氣,鑒于氫氣極其活潑的化學(xué)特性,如何科學(xué)安全的利用合成氣也成為了一項(xiàng)科學(xué)課題。數(shù)值模擬作為可以深入了解湍流燃燒機(jī)理的手段已經(jīng)得到了廣大研究者的認(rèn)可,直接數(shù)值模擬無(wú)需對(duì)于湍流進(jìn)行任何假設(shè)就可以獲得盡量多的流動(dòng)信息,詳細(xì)機(jī)理反應(yīng)則可以深入了解燃燒反應(yīng)中重要中間產(chǎn)物的詳細(xì)變化,本文基于低馬赫數(shù)下的納維斯托克斯湍流方程以及詳細(xì)機(jī)理求解燃燒反應(yīng)開(kāi)發(fā)了一套直接數(shù)值模擬湍流燃燒程序,并且通過(guò)與湍流火焰面相互作用的實(shí)驗(yàn)解和層流火焰速度對(duì)比驗(yàn)證證明了程序在進(jìn)行湍流燃燒計(jì)算上的準(zhǔn)確性。本文借用該程序?qū)τ诤?jiǎn)單合成氣H₂...

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 合成氣的工程應(yīng)用
    1.3 湍流與預(yù)混火焰的相互作用的直接數(shù)值模擬研究
        1.3.1 火焰面與湍流渦團(tuán)相互作用研究現(xiàn)狀
        1.3.2 預(yù)混火焰熄火現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.3.3 預(yù)混火焰著火現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.3.4 等離子體強(qiáng)化合成氣預(yù)混火焰研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 控制方程組與數(shù)值方法
    2.1 控制方程組
        2.1.1 流體方程
        2.1.2 組分及溫度方程
    2.2 數(shù)值方法
        2.2.1 時(shí)空交錯(cuò)網(wǎng)格以及半隱式迭代方法
        2.2.2 高階空間階數(shù)實(shí)現(xiàn)方法
        2.2.3 標(biāo)量插值方式選取
        2.2.4 邊界處理
        2.2.5 譜方法生成均勻同向湍流
        2.2.6 配對(duì)渦生成方法
        2.2.7 火焰面后處理方法
    2.3 程序結(jié)構(gòu)與軟硬件環(huán)境
        2.3.1 程序流程
        2.3.2 軟硬件環(huán)境
3 低馬赫數(shù)變密度直接數(shù)值模擬代碼驗(yàn)證
    3.1 渦團(tuán)通過(guò)V型火焰面的湍流驗(yàn)證
        3.1.1 計(jì)算工況介紹
        3.1.2 計(jì)算工況設(shè)置
        3.1.3 計(jì)算結(jié)果與討論
    3.2 一維預(yù)混層流火焰速度的對(duì)比驗(yàn)證
        3.2.1 計(jì)算工況介紹
        3.2.2 計(jì)算工況設(shè)置
        3.2.3 計(jì)算結(jié)果與討論
    3.3 本章小結(jié)
4 湍流與火焰面相互作用的直接數(shù)值模擬
    4.1 計(jì)算工況介紹
    4.2 計(jì)算工況設(shè)置
    4.3 計(jì)算結(jié)果與討論
        4.3.1 不同當(dāng)量比對(duì)于相互作用的影響
        4.3.2 不同雷諾數(shù)對(duì)于相互作用的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 合成氣預(yù)混火焰熄火與著火的直接數(shù)值模擬
    5.1 計(jì)算工況介紹
        5.1.1 熄火工況
        5.1.2 著火工況
    5.2 計(jì)算工況設(shè)置
        5.2.1 熄火工況
        5.2.2 著火工況
    5.3 計(jì)算結(jié)果與討論
        5.3.1 不同合成氣比例對(duì)于熄火的影響
        5.3.2 不同稀釋氣體比例對(duì)于熄火的影響
        5.3.3 不同當(dāng)量比對(duì)于著火的影響
        5.3.4 不同壓力對(duì)于著火的影響
        5.3.5 不同等離子體濃度對(duì)于著火的影響
        5.3.6 不同稀釋氣比例對(duì)于著火的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 預(yù)混合成氣自由燃燒射流等離子體強(qiáng)化的直接數(shù)值模擬
    6.1 計(jì)算工況介紹
    6.2 計(jì)算工況設(shè)置
    6.3 計(jì)算結(jié)果與討論
        6.3.1 不同等離子體濃度對(duì)于流場(chǎng)、溫度及組分的影響
        6.3.2 不同等離子體濃度對(duì)于火焰面的影響
    6.4 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
    7.1 本文主要結(jié)論
    7.2 本文的創(chuàng)新之處
    7.3 對(duì)今后工作的展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3837016