天然氣是實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的最現(xiàn)實(shí)能源。在天然氣消費(fèi)大量增加的現(xiàn)狀下,研究天然氣燃燒特性進(jìn)而優(yōu)化天然氣的燃燒將對(duì)節(jié)能減排政策提供支持。在許多工業(yè)應(yīng)用中,天然氣的燃燒是以射流燃燒的方式進(jìn)行的,研究天然氣射流燃燒的輻射特性,并實(shí)現(xiàn)基于火焰方向輻射傳輸逆問(wèn)題對(duì)溫度場(chǎng)的重建,以及對(duì)輻射能力較強(qiáng)的煙炱(Soot)分布的重建具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程應(yīng)用前景。本文以數(shù)值模擬方法和實(shí)驗(yàn)方法分別對(duì)甲烷同軸射流火焰的燃燒與輻射特性進(jìn)行了研究。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和組分濃度場(chǎng)的較準(zhǔn)確預(yù)測(cè),使用渦耗散概念(EDC)模型結(jié)合甲烷燃燒簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理對(duì)甲烷射流火焰進(jìn)行數(shù)值模擬。使用簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理能在對(duì)組分濃度場(chǎng)模擬精度較好的基礎(chǔ)上提高計(jì)算效率,因路徑通量分析法(PFA)在化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的簡(jiǎn)化過(guò)程中能全面的考慮組合或基元反應(yīng)的直接和間接的關(guān)系,保留主要的組分和基元反應(yīng)來(lái)保障模擬精度。本文應(yīng)用PFA方法對(duì)甲烷燃燒詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了合理簡(jiǎn)化,得到了簡(jiǎn)化反應(yīng)機(jī)理sp24,在均質(zhì)自燃著火模型下使用簡(jiǎn)化機(jī)理的模擬結(jié)果與使用詳細(xì)機(jī)理的模擬結(jié)果吻合較好,在不同工況下兩者的著火延遲時(shí)間也相差不大,誤差值均在5%以?xún)?nèi)。使用Fluen...

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 火焰溫度和煙炱濃度檢測(cè)方法
        1.2.2 化學(xué)機(jī)理簡(jiǎn)化方法
        1.2.3 甲烷射流火焰數(shù)值模擬
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
2 PFA方法簡(jiǎn)化甲烷燃燒詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理
    2.1 路徑通量分析法
    2.2 甲烷燃燒機(jī)理GRI-MECH3.0的簡(jiǎn)化結(jié)果分析
    2.3 本章小結(jié)
3 甲烷同軸射流火焰的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模型
        3.1.1 湍流模型
        3.1.2 化學(xué)反應(yīng)模型
        3.1.3 輻射模型
    3.2 SANDIA FLAME D火焰的模擬
    3.3 甲烷同軸射流火焰燃燒器模擬
    3.4 本章小結(jié)
4 基于APSO的火焰溫度和煙炱濃度重建算法
    4.1 粒子群優(yōu)化算法
        4.1.1 基本原理
        4.1.2 基于多樣性反饋的粒子群優(yōu)化算法
    4.2 同軸射流火焰輻射模型及溫度和煙炱濃度重建算法
        4.2.1 同軸射流火焰輻射模型
        4.2.2 同軸射流火焰溫度和煙炱濃度分布的APSO重建算法
        4.2.3 APSO算法模擬驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
5 基于甲烷射流火焰光譜實(shí)驗(yàn)反演溫度和煙炱濃度
    5.1 甲烷同軸射流發(fā)射光譜測(cè)量系統(tǒng)
    5.2 測(cè)量與計(jì)算結(jié)果
    5.3 CFD模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3841814