氫氣由于其清潔高效的特點,受到廣泛關注。將氫氣添加到其它燃料中摻混燃燒,不僅可以降低排放,而且可以提高燃燒效率,因此摻氫燃燒的研究意義深遠。本文通過數(shù)值仿真研究了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種條件下,摻氫氣對于乙烯對沖火焰碳煙及其前驅體（PAHs）生成的影響。由于驗證對沖火焰一維簡化假設采用大噴嘴直徑燃燒器,而對于小噴嘴直徑燃燒器此簡化假設是否適用還有待研究。本文首先建立了對沖火焰燃燒器二維模型,對比了不同條件下噴嘴出口軸向速度的徑向分布,火焰位置及產物的差別。得到主要結論如下:噴嘴出口速度的分布并不均勻,即使進氣流量相同,燃料出口和氧化劑出口的速度分布也不相同;燃料的分子越大,速度分布越不均勻;噴嘴間距變大,噴嘴出口的速度分布越均勻;此外,進氣在加熱后,噴嘴出口的速度分布會更加均勻;加入徑向速度梯度后,火焰位置比一維計算不代入徑向速度梯度更加靠近燃料出口,火焰寬度變寬,并且碳煙生成明顯變多。其次,在修正速度和代入徑向速度梯度的條件下,深入研究了摻氫氣對碳煙及其前驅體生成的影響。從總體上看,摻氫使得火焰溫度升高,但是溫度升高很少。摻氫氣也明顯降低了碳煙及其前驅體的生成。從化學效應看,摻氫總體上抑制碳... 

【文章來源】：武漢理工大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

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論文技術路線

10第2章對沖火焰理論及碳煙模型目前，可以用來研究碳煙及其前驅體生成的火焰有很多，這其中包括擴散火焰和預混火焰。而現(xiàn)在的研究認為發(fā)動機內的碳煙是在擴散火焰中生成的，因此本文選擇擴散火焰來研究碳煙及其前驅體的生成。目前研究中，最常見的擴散火焰為射流火焰和對沖火焰，而對沖火焰可以近似地看作是一維火焰，并且對沖火焰的火焰區(qū)停留時間也較為容易調節(jié)，因此對沖火焰的研究越來越多。本文選擇對沖火焰，來研究穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)條件下?lián)綒鋵μ紵熂捌淝膀岓w生成的影響。2.1對沖火焰模型圖2-1對沖火焰示意圖對沖火焰模型如圖1所示，燃料與氧化劑分別位于對立的兩側，氣流在噴嘴內不斷地流動，燃料與氧化劑在兩噴嘴間逐漸混合，火焰就在燃料混合區(qū)域產生，燃燒反應逐漸而緩慢地進行，這與預混火焰燃料和氧化劑在進氣前已經混合有所不同。由于燃料和氧化劑相對噴射，兩噴嘴之間會形成一個滯止面（軸向速度為0的位置），滯止面位置由燃料和氧化劑的初始動量通量所決定，若二者的初始動量通量相等，滯止面則位于兩噴嘴間中點處，若某一端的動量通量較小，滯止面則會偏向于這一端。對沖火焰一個重要的特點就是火焰為圓盤狀，并且是一維的，僅與軸向位置有關。

22第3章對沖火焰二維模型建立及驗證一維對沖火焰簡化假設是在理想燃燒器（大直徑噴嘴）的條件下驗證，但是在實際實驗中無法一直采用理想的對沖火焰實驗裝置，例如在特殊的壓力與應變率，兩相流和采用激光診斷的條件下，采用小噴嘴直徑燃燒器更加合適。因此在小直徑噴嘴條件下對沖火焰的一維假設是否成立引起了許多研究人員的興趣。雖然對一維簡化理論準確性的研究有很多，但是還沒有人研究過修正速度邊界條件（加入徑向速度梯度）后碳煙生成的區(qū)別。本文首先利用laminarSMOKE代碼，建立對沖火焰燃燒器的二維網格后，結合之前的研究成果，分析乙烯對沖火焰的火焰位置影響因素以及不同邊界條件對燃燒器噴嘴出口速度分布的影響，并且得到兩噴嘴實際的出口速度和徑向速度梯度，為第四章的仿真計算做準備。3.1對沖燃燒器二維網格建立圖3-1對沖燃燒器噴嘴幾何形狀圖3-1為對沖燃燒器噴嘴的幾何形狀，該燃燒器由上下兩個一樣的噴嘴組成，燃料和氧化劑位于對立的兩側。由于噴嘴是軸對稱的，故對沖燃燒器可以簡化成為二維模型，并可以只取對稱軸一側的圖形，幾何模型面積的減半必然會使網格數(shù)量至少減少一半，因此可以極大地節(jié)省計算資源和計算時間。為了防止二

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]氫和含氫氣燃料發(fā)動機燃燒與排放特性研究[D]. 湯琪.上海交通大學 2009



本文編號：3130400