燃燒計算中火焰面模型的研究.pdf

1、在目前以及可以預見的相當長時間內(nèi)，化石燃料的燃燒依然是人類獲取能源的主要途徑。隨著電子技術的飛速發(fā)展，數(shù)值計算已經(jīng)成為進行燃燒學研究和工程應用中舉足輕重的方法之一。實際燃燒問題發(fā)生在三維復雜流場中，這種現(xiàn)象的描述需要結(jié)合連續(xù)性方程、動量方程、能量方程、組分方程和狀態(tài)方程，剛性的化學反應及其龐大的反應機理與多尺度的流動耦合在一起，更是大大增加了方程求解的難度?；鹧婷婺Ｐ驮趯嶋H火焰簡化為一維結(jié)構(gòu)加以把握的同時，在某種程度上實現(xiàn)了流動和化學

2、反應之間的解耦，能夠以較少的計算量比較好地預測多種燃燒現(xiàn)象，非常適合在工程中推廣應用。火焰面模型的準確性和局限性，以及改進的具體方法值得深入研究。
　　 此外，在許多實際燃燒裝置中，反應物并不是以典型的非預混或者預混的方式相混合，而是以部分預混的方式混合并進行燃燒。即使是在非預混燃燒中，火焰的點燃、傳播和駐定也包含部分預混燃燒現(xiàn)象。這就需要我們開展針對部分預混燃燒的專門研究。
　　 火焰面數(shù)據(jù)庫的建立是改進火焰面模型的重

3、要一環(huán)，具體來說包括提高火焰燃燒狀態(tài)數(shù)據(jù)的精確性和完備性，以及熄火極限的準確把握。本文先是在混合物分數(shù)空間中的火焰面方程中加入對組分不同擴散系數(shù)和熱輻射效應的考慮，不僅提高了計算得到的化學熱力學參數(shù)的準確性，而且提高了熄火點的準確把握。之后，針對標量耗散率模型開展了深入研究，并提出了求解在物理空間中建立的火焰面方程的建庫方法，并消除了人為假定的標量耗散率分布對于火焰狀態(tài)計算結(jié)果的影響，而且加入了Soret效應的考慮，更為準確地得到了火焰

4、燃燒狀態(tài)數(shù)據(jù)。接著，又利用一種特殊方法，實現(xiàn)了對燃燒“S”型曲線的完整求解，從而極大地提高了火焰面數(shù)據(jù)庫的完備性。另外，考察了燃燒產(chǎn)物的稀釋對于火焰面模型建庫產(chǎn)生的影響。此后，基于OpenFOAM程序開發(fā)出多維流場中燃燒問題的直接求解器和火焰面模型求解器，分析了火焰面模型在多維燃燒CFD中的準確性和局限性。
　　 在部分預混燃燒研究方面，本文結(jié)合火焰面模型和直接求解的方法，在對撞射流流場和同軸伴流流場中系統(tǒng)研究了部分預混火焰的結(jié)