甲烷燃料的燃燒機(jī)理及其在燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用

【摘要】：在化學(xué)激波管中對(duì)甲烷燃料的著火特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并分析了初始溫度、壓力以及當(dāng)量比對(duì)甲烷燃料著火特性的影響，結(jié)果表明，甲烷燃料著火延遲時(shí)間的對(duì)數(shù)與初始溫度的倒數(shù)基本呈線(xiàn)性關(guān)系，并隨著初始溫度的升高，著火延遲時(shí)間逐漸縮短；當(dāng)量比對(duì)甲烷燃料的著火延遲時(shí)間的影響不明顯；隨著初始?jí)毫Φ纳撸淄槿剂系闹鹧舆t時(shí)間逐漸縮短。采用甲烷燃料的三種化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)甲烷燃料的著火特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gri_3.0反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型能在多工況下很好的預(yù)測(cè)甲烷燃料的著火特性。在定容燃燒反應(yīng)器中對(duì)甲烷燃料的燃燒特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并分析了初始溫度、壓力以及當(dāng)量比對(duì)其燃燒特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著初始?jí)毫Φ纳吲c初始溫度的降低，馬克斯坦長(zhǎng)度明顯變短，無(wú)拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c層流燃燒速率明顯降低；隨著當(dāng)量比的增加，馬克斯坦長(zhǎng)度明顯延長(zhǎng)，無(wú)拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俾逝c層流燃燒速率出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，并在當(dāng)量比為1.1時(shí)達(dá)到最大。采用甲烷燃料的三種化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)甲烷燃料的燃燒特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Gri_3.0反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型能在多工況下很好的預(yù)測(cè)甲烷燃料的燃燒特性。耦合甲烷燃料的Gri_3.0化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型與CFD計(jì)算軟件（Fluent），對(duì)燃用甲烷燃料的重型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，采用甲烷燃料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的單個(gè)火焰筒中速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、反應(yīng)物、生成物及各主要中間組分的濃度場(chǎng)均能較好的反映出該型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的實(shí)際燃燒情況，并且計(jì)算得到的出口溫度分布與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 著火特性 燃燒特性 燃?xì)廨啓C(jī) 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TK471
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符號(hào)表11-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 甲烷燃料著火特性的實(shí)驗(yàn)研究15-17
• 1.2 甲烷燃料燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究17-19
• 1.3 甲烷燃料的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型19-21
• 1.4 燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃燒過(guò)程的數(shù)值研究21-24
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 第2章 甲烷燃料的著火特性25-49
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置25-28
• 2.1.1 激波管管體26-27
• 2.1.2 配氣和進(jìn)氣系統(tǒng)27-28
• 2.1.3 著火診斷系統(tǒng)28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原理28-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)的有效時(shí)間30
• 2.2.2 著火延遲期的定義30-31
• 2.2.3 五區(qū)氣體狀態(tài)參數(shù)的確定31-32
• 2.3 甲烷燃料的典型著火特性32-35
• 2.3.1 甲烷燃料的著火延遲期32-34
• 2.3.2 甲烷燃料著火特性的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析34-35
• 2.4 甲烷燃料著火特性的影響因素35-48
• 2.4.1 當(dāng)量比對(duì)甲烷燃料著火特性的影響35-44
• 2.4.2 初始?jí)毫?duì)甲烷燃料著火特性的影響44-48
• 2.5 本章小結(jié)48-49
• 第3章 甲烷燃料的燃燒特性49-72
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置50-51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原理51-53
• 3.3 甲烷燃料預(yù)混燃燒的火焰發(fā)展特性53-55
• 3.3.1 典型的火焰發(fā)展特性53-54
• 3.3.2 火焰的不穩(wěn)定性54-55
• 3.4 影響火焰發(fā)展特性的因素55-57
• 3.4.1 當(dāng)量比對(duì)火焰發(fā)展特性的影響55
• 3.4.2 初始?jí)毫?duì)火焰發(fā)展特性的影響55-56
• 3.4.3 初始溫度對(duì)火焰發(fā)展特性的影響56-57
• 3.5 甲烷燃料預(yù)混燃燒的層流燃燒特性57-68
• 3.5.1 火焰半徑隨著火時(shí)刻的變化趨勢(shì)57-59
• 3.5.2 拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S火焰半徑的變化趨勢(shì)59-61
• 3.5.3 拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S拉伸率的變化趨勢(shì)61-63
• 3.5.4 馬克斯坦長(zhǎng)度隨當(dāng)量比的變化趨勢(shì)63-65
• 3.5.5 無(wú)拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S當(dāng)量比的變化趨勢(shì)65-67
• 3.5.6 層流燃燒速率隨當(dāng)量比的變化趨勢(shì)67-68
• 3.6 層流燃燒速率的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析68-70
• 3.6.1 計(jì)算模型68
• 3.6.2 層流燃燒速率68-70
• 3.7 本章小結(jié)70-72
• 第4章 某型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究72-90
• 4.1 計(jì)算流程簡(jiǎn)介72-73
• 4.2 物理模型73-74
• 4.3 計(jì)算模型74-79
• 4.3.1 基本控制方程74-76
• 4.3.2 湍流模型76
• 4.3.3 燃燒模型76-78
• 4.3.4 輻射模型78-79
• 4.4 初始計(jì)算條件79
• 4.5 計(jì)算結(jié)果與分析79-90
• 4.5.1 流場(chǎng)分布特性79-80
• 4.5.2 溫度場(chǎng)分布特性80-82
• 4.5.3 反應(yīng)物濃度場(chǎng)分布特性82-83
• 4.5.4 中間產(chǎn)物濃度場(chǎng)分布特性83-85
• 4.5.5 活性組分濃度場(chǎng)分布特性85-87
• 4.5.6 主要排放物濃度場(chǎng)分布特性87-90
• 結(jié)論90-92
• 全文的主要工作及得到的主要結(jié)論總結(jié)90-91
• 對(duì)今后工作的建議91-92
• 參考文獻(xiàn)92-95
• 致謝95-96
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文96

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