基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理的中等尺寸甲烷湍流擴(kuò)散火焰的數(shù)值模擬

【摘要】：通過代碼修改,在大渦模擬(LES)中嵌入氣相化學(xué)反應(yīng)速率、組分熱力學(xué)性質(zhì)和輸運(yùn)特性三大機(jī)理文件,嚴(yán)格意義上實(shí)現(xiàn)甲烷燃燒的四步簡(jiǎn)化機(jī)理與火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件(FDS)的成功對(duì)接。燃燒模型采用針對(duì)多組分燃料的渦耗散概念(EDC)模型,模擬0.3m直徑的甲烷湍流擴(kuò)散火焰,并分別與基于無(wú)限快反應(yīng)速率的總包單步和兩步化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比。分析預(yù)測(cè)結(jié)果可知:四步機(jī)理能夠很好的適應(yīng)FDS框架,其模擬結(jié)果具有可靠性,時(shí)均溫度、速度和主要反應(yīng)物的預(yù)測(cè)結(jié)果高度一致;機(jī)理導(dǎo)入后可以預(yù)測(cè)CO2、H2O以及中間產(chǎn)物CO和H2的濃度,更合理地描述了火災(zāi)中氣相產(chǎn)物的產(chǎn)生與輸運(yùn)過程。不同反應(yīng)機(jī)制下主產(chǎn)物CO2和H2O濃度對(duì)比結(jié)果理想,在高溫反應(yīng)區(qū)內(nèi)存在一定的差異,在高溫反應(yīng)區(qū)外呈現(xiàn)出高度的一致性。 【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 甲烷火焰 簡(jiǎn)化機(jī)理 火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬 CO和H捕集
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51176181) 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃,2012CB719704) 高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20123402110047,20133402110010)資助
【分類號(hào)】：X932
【正文快照】： 0引言火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件(FDS)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)發(fā)布,旨在解決消防工程中的各種實(shí)際火災(zāi)問題[1]。如今該軟件已廣泛應(yīng)用于火災(zāi)模擬領(lǐng)域,其作用在大尺寸住宅和工業(yè)火災(zāi)數(shù)值研究中尤為凸顯。McGrattan等人[2-4]做了大量的模擬與實(shí)驗(yàn),將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,結(jié)

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