甲烷高压富氧燃烧层流扩散火焰的数值研究

【摘要】：本文对(1-40)×10~5Pa压力范围内CH4富氧燃烧层流同轴射流扩散火焰进行了数值研究,研究对象包含3种火焰:Flame 1为CH_4/空气,Flame 2为CH_4/70%N_2和30%O_2,Flame3为CH_4/70%CO_2和30%O_2,其中氧化剂中的组分含量采用质量分数来表示。计算模型采用了基于GRI 3.0的骨干反应机理,该机理包含26种组分和163个不可逆反应,同时模型还考虑了CH_4,H_2O,CO_2,CO的辐射换热损失。计算结果与文献中已有实验结果吻合良好,能够准确预测高压富氧情况下的火焰温度,轮廓以及NO排放指数。相对于Flame 1这种常规CH4/空气燃烧,Flame 2和3两种富氧燃烧方式会使燃烧温度升高,火焰长度变短。Flame 2中NO的生成量大大增加,绝大部分NO是通过热力型NO途径形成,NO排放指数随压力的提高而增大。基元反应H+CO_2≒OH+CO使得Flame 3近燃烧器喷口处的CO浓度大大增加。提高压力,火焰温度先升高后降低,其中在5×10~5Pa前温度升高速率最快。当压力大于3MPa后,Flame 1和2的温度开始降低。而对于Flame 3,温度降低所对应的压力约为2 MPa。随着压力的提高,火焰半径逐渐变小,火焰长度先增加后逐渐减小。提高环境压力促使火焰的卷吸能力增加,使CH_4的燃烧速率增大。 【作者单位】：中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室
【关键词】：甲烷 富氧燃烧 高压燃烧 NO_X 骨干反应机理
【基金】：国家自然科学基金项目(50976122,51006115,91130028)资助
【分类号】：O351.3
【正文快照】： 甲烷高压富氧燃烧层流扩散火焰的数值研究@覃建果$中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室!北京 100190 @魏小林$中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室!北京 100190 @郭啸峰$中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室!北京 100190 @

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