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燃气高温低氧燃烧温度场及NOx排放特性的研究

作　者: 张瑞峰
导　师: 许厚谦
学　校: 南京理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 甲烷高温低氧燃烧温度场氮氧化物数值模拟
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 173次
引　用: 4次
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内容摘要

本文对燃气高温低氧燃烧温度场及氮氧化物的排放特性进行了研究,建立了简易的燃烧室模型,模拟了燃烧室内的温度场及氮氧化物的浓度场。本文的主要研究内容如下:1)以甲烷纯气体为燃料,从简单化学反应假设入手,建立了受限空间内交叉射流扩散燃烧的数学模型,并结合商用软件FLUENT,对甲烷高温低氧燃烧的火焰结构及温度场进行了数值模拟,得到了在不同空气预热温度、氧气体积浓度下的温度场,直观地反映了该条件下甲烷火焰的结构特征。将模拟得到的结果与实验的照片进行比较,两者大致吻合;2)在甲烷高温低氧燃烧的计算过程中,加入了湍流模型和辐射模型,考虑了粘性和热辐射对燃烧室内流场及温度分布的影响,得到了更加真实的浓度场和温度场;3)以甲烷纯气体为燃料,对不同空气预热温度、氧气浓度下的氮氧化物的生成及分布情况进行了数值模拟,得到了燃烧室内氮氧化物的浓度场。通过对模拟结果的进一步分析,找出了温度场与氮氧化物浓度场的对应关系,以及氧浓度对燃烧效率及氮氧化物生成的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 本课题的背景  10-14
    1.2.1 燃烧技术的发展  10-12
    1.2.2 高温低氧燃烧国内外研究现状  12-14
  1.3 本文主要研究工作  14-16
2 计算模型  16-36
  2.1 控制方程  16-19
  2.2 化学反应的计算模型  19-27
    2.2.1 燃气燃烧基本理论  19-23
    2.2.2 化学反应模型  23-26
    2.2.3 燃气燃烧的例子  26-27
  2.3 湍流模型  27-30
    2.3.1 单方程(Spalart-Allmaras)模型  27-28
    2.3.2 标准κ-ε模型  28-29
    2.3.3 RNG κ-ε模型  29
    2.3.4 Reallizable κ-ε模型  29-30
  2.4 辐射模型  30-33
    2.4.1 离散换热辐射模型(DTRM)  30-31
    2.4.2 P-1辐射模型  31-32
    2.4.3 Rosseland辐射模型  32
    2.4.4 DO辐射模型  32-33
  2.5 Fluent中控制方程的离散  33-36
    2.5.1 网格的划分  33-34
    2.5.2 离散格式  34
    2.5.3 压力速度耦合算法  34-36
3 燃气高温低氧燃烧温度场及NO_x排放特性的数值模拟  36-55
  3.1 燃气高温低氧燃烧温度场的计算与分析  36-46
    3.1.1 燃烧室模型的建立以及网格的生成  36-37
    3.1.2 边界条件  37
    3.1.3 空气预热温度及氧含量对温度场的影响  37-38
    3.1.4 计算结果与分析  38-46
  3.2 燃气高温低氧燃烧NOx浓度场的计算与分析  46-55
    3.2.1 NOx生成机理及控制方法  46-48
    3.2.2 模型的建立以及网格的生成  48
    3.2.3 计算结果与分析  48-55
4 主要工作总结与研究展望  55-57
  4.1 主要工作总结  55-56
  4.2 研究展望  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-63

燃气高温低氧燃烧温度场及NOx排放特性的研究

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