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低旋流燃烧和流动特性数值模拟研究 被引量:11
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作者 邓洋波 刘阳 朱公志 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期99-102,共4页
为研究低旋流燃烧(LSC)技术背离传统旋流燃烧机理的燃烧方式,以及其所具有的燃烧效率高、稳定性强、火焰区域温度低和NOx排放量极低等特点,采用数值模拟方法,对LSC燃烧和流动特性以及受喷射器多孔板阻塞比的影响进行初步研究.结果表明:... 为研究低旋流燃烧(LSC)技术背离传统旋流燃烧机理的燃烧方式,以及其所具有的燃烧效率高、稳定性强、火焰区域温度低和NOx排放量极低等特点,采用数值模拟方法,对LSC燃烧和流动特性以及受喷射器多孔板阻塞比的影响进行初步研究.结果表明:LSC喷射器能够形成典型扩散湍流流动和"扫帚形"低温火焰结构;多孔板阻塞比对LSC喷射器扩散湍流流动分布、中心线上轴向气流速度和湍流强度有很大影响. 展开更多
关键词 低旋流燃烧 扩散湍流流动 数值模拟
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气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响 被引量:7
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作者 陈立 李祥晟 +1 位作者 杨诏 卢炼 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期114-119,共6页
为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特... 为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。 展开更多
关键词 低旋流燃烧 自相似特性 火焰锋面 回火
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低旋流CH_4/H_2火焰的燃烧特性及稳定性机制研究 被引量:6
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作者 陈立 李祥晟 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期72-78,共7页
为了研究低旋流CH_4/H_2火焰在不同H_2占比(体积分数)条件下的燃烧特性及稳定机制,对当量比为0.7的CH_4/H_2预混气体进行了数值模拟,分析了CH_4/H_2火焰的自相似特性、流场结构及火焰特性,研究了旋流数对富氢燃料回火性的影响。结果表明... 为了研究低旋流CH_4/H_2火焰在不同H_2占比(体积分数)条件下的燃烧特性及稳定机制,对当量比为0.7的CH_4/H_2预混气体进行了数值模拟,分析了CH_4/H_2火焰的自相似特性、流场结构及火焰特性,研究了旋流数对富氢燃料回火性的影响。结果表明:随H_2占比增加,CH_4/H_2火焰仍保持自相似特性,其剪切层强度逐渐增加,内剪切层逐渐向中心低速区移动,火焰锋面逐渐向喷嘴移动,火焰形状由"碗"型逐渐变为"W"型,最后变为"V"型,而轴向、径向速度延伸率以及虚拟原点几乎不受H_2占比影响。在H_2占比从80%增加到95%时,燃料的层流火焰速度变化较大,使得流场结构和火焰锋面位置发生剧烈变化。对于中心低速区的CH_4/H_2火焰,当火焰传播速度等于当地气流速度时,火焰稳定;对于内剪切层区的CH_4/H_2火焰,速度梯度产生的旋流使得当地气流产生向下和向中心低速区移动的趋势,从而火焰产生向上移动的趋势,实现火焰稳定。适当减小旋流数,有利于减小富氢燃料回火发生的可能性。 展开更多
关键词 低旋流燃烧 火焰特性 稳定机制 旋流数
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天然气燃烧器的低氮优化及数值模拟 被引量:1
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作者 褚恒 王登辉 +1 位作者 吴锋 黄钰坪 《能源环境保护》 2023年第5期209-220,共12页
近年来,天然气低氮燃烧技术层出不穷,然而单一低氮技术的控制效果始终有限。为实现天然气清洁燃烧和低氮排放,设计了一种集分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环等低氮技术于一体的新型低氮燃烧器,以降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放。建... 近年来,天然气低氮燃烧技术层出不穷,然而单一低氮技术的控制效果始终有限。为实现天然气清洁燃烧和低氮排放,设计了一种集分级燃烧、旋流燃烧和烟气再循环等低氮技术于一体的新型低氮燃烧器,以降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放。建立了功率14 MW的燃烧器模型并对其进行数值模拟计算,分析了不同燃烧器结构和运行参数下燃烧器出口附近温度场、速度场以及氮氧化物(NO)浓度场,探究了混合气体旋流强度和二次风出口速度等因素对低氮燃烧性能的影响,优化该燃烧器的结构和运行参数使其达到最佳低氮性能。结果表明:优化前的燃烧器可使燃气在出口截面分布均匀并与空气充分混合,出口截面NO质量浓度已经低于30 mg·m^(-3)的低氮排放标准;燃气支管数量优化为8根时,高温区的集中度和氮氧化物的排放量最低,出口截面NO质量浓度低至7.61 mg·m^(-3);一次风和燃气混合气体旋流强度S 0优化为0.6时,出口截面NO质量浓度低至5.04 mg·m^(-3),S 0越大,产生的旋流效果越好,炉膛内的烟气内循环效应越明显;二次风出口速度优化到15~30 m·s^(-1)范围内时,能形成“山”字型的氮氧化物分布特征,有效降低氮氧化物的排放,炉膛出口截面NO的平均质量浓度能够降至4.91 mg·m^(-3)。优化后的新型低氮燃烧可使NO接近零排放,为后续的实验和工程实践提供重要参考。 展开更多
关键词 低氮燃烧 天然气燃烧器 分级燃烧 旋流燃烧 数值模拟
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基于PaSR模型的低旋流燃烧大涡模拟 被引量:2
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作者 赖正鑫 肖隐利 宋文艳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2260-2275,共16页
为了深入理解低旋流流场特征和燃烧稳定性,基于OpenFOAM平台,采用动态k方程模型和有限速率PaSR模型对甲烷/空气预混低旋流燃烧进行了大涡模拟,研究了气流入口速度、当量比和压力等流场参数对流场结构和燃烧非稳态特性的影响,分析了流场... 为了深入理解低旋流流场特征和燃烧稳定性,基于OpenFOAM平台,采用动态k方程模型和有限速率PaSR模型对甲烷/空气预混低旋流燃烧进行了大涡模拟,研究了气流入口速度、当量比和压力等流场参数对流场结构和燃烧非稳态特性的影响,分析了流场大尺度结构与火焰相互作用。结果表明,流场结构和火焰抬升高度受入口速度影响较小,流场和火焰形态能够保持自相似性;随着当量比和压力提高,流场扩张性增强并在燃烧区下游产生回流区,火焰稳定不依赖回流区,根部火焰锋面形状由U形转变为W形,火焰抬升高度降低。火焰锋面稳定在剪切层,剪切层产生的周期性有序涡结构引起当地流场速度脉动和火焰表面褶皱,反映了流场非稳态特性;通过剪切层监测点瞬时轴向速度分析,涡结构特征频率随速度增大而提高,由250Hz提高至300Hz,随当量比和压力提高而降低,由250Hz降低至125Hz。 展开更多
关键词 低旋流燃烧 非稳态特性 有序结构 特征频率 大涡模拟
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空气旋流强度对低热值煤层气扩散燃烧特性影响的数值模拟研究
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作者 周宇 张琦琦 熊亚鑫 《六盘水师范学院学报》 2024年第3期1-10,共10页
我国煤层气资源丰富,居世界第三位,但利用率低,且利用形式单一,尤其是井下抽取的低热值煤层气,因甲烷浓度只有10%-30%,目前主要采取排空的方式,造成能源浪费和环境问题。通过组织燃料或氧化剂以旋流方式进入燃烧器形成射流,采用旋流燃... 我国煤层气资源丰富,居世界第三位,但利用率低,且利用形式单一,尤其是井下抽取的低热值煤层气,因甲烷浓度只有10%-30%,目前主要采取排空的方式,造成能源浪费和环境问题。通过组织燃料或氧化剂以旋流方式进入燃烧器形成射流,采用旋流燃烧的方式优化燃烧工况的旋流燃烧技术,可以有效提升燃烧强度,显著提高火焰的稳定性。实践证明,旋流燃烧技术非常适用于低热值气体燃料的燃烧。通过计算流体力学的方法,建立低热值煤层气旋流燃烧模型,在与相关文献数据对比验证的基础上,分别从旋流流场、火焰温度、辐射换热等方面,对空气入射旋流强度与低热值煤层气扩散燃烧特性之间的关系进行了数值模拟研究。结果表明:旋流数从0提高到0.6时,炉膛内形成回流区,燃烧产物在内回流区生成。燃料和空气能够更有效地混合,从而消除了高温区,降低了NOX的排放,提高了燃烧效率。此外,随着旋流数的增加,径向流场分布得到改善,虽然最高火焰温度有所降低,但火焰换热面积却有所增加,使得辐射效率提高36.5%,NOX排放降低58.6%。为了解决旋流强度给稳定着火造成的两个相互对立和矛盾的问题,旋流数应控制在0.3-0.4为宜。 展开更多
关键词 低热值煤层气 旋流燃烧技术 旋流强度 数值模拟研究
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低旋流燃烧室燃烧特性及NOx排放研究 被引量:2
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作者 张君 邓洋波 +1 位作者 张伟华 郑落汉 《计算机仿真》 北大核心 2020年第7期260-265,共6页
为了进一步了解单筒型低旋流燃气轮机燃烧室特性,对燃烧室内气流低旋流流动、燃烧和污染物排放特性开展了数值模拟研究。自行设计了单筒型低旋流燃烧室,建立了燃烧室内流动和燃烧全三维数值模型,应用商用CFD软件Fluent进行求解。数值模... 为了进一步了解单筒型低旋流燃气轮机燃烧室特性,对燃烧室内气流低旋流流动、燃烧和污染物排放特性开展了数值模拟研究。自行设计了单筒型低旋流燃烧室,建立了燃烧室内流动和燃烧全三维数值模型,应用商用CFD软件Fluent进行求解。数值模拟结果显示,低旋流燃烧室均能形成典型的"W"形火焰。低旋流燃烧室燃用甲烷和掺氢甲烷时,在低旋流S≤0.575范围内,其污染物排放明显低于高旋流燃烧室,并随着旋流数的增加而降低,当S=0.575时,NOx排放量最低。 展开更多
关键词 低旋流燃烧技术 数值模拟 火焰 燃气轮机燃烧室
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弱旋流对LPP燃烧室下游流场影响的数值研究 被引量:1
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作者 桂韬 房人麟 +1 位作者 邓远灏 徐华胜 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2015年第5期14-18,共5页
为了解弱旋流燃烧下游的流场特性及其对贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室的影响,采用数值模拟方法,对6种不同旋流器流道特征的弱旋流燃烧室三维冷态流场进行数值模拟。结果表明,旋流器流道特征对下游流场特性产生较大影响,不同叶片通道的旋流... 为了解弱旋流燃烧下游的流场特性及其对贫油预混预蒸发(LPP)燃烧室的影响,采用数值模拟方法,对6种不同旋流器流道特征的弱旋流燃烧室三维冷态流场进行数值模拟。结果表明,旋流器流道特征对下游流场特性产生较大影响,不同叶片通道的旋流器下游中心回流区的形状、尺度、速度梯度和全流场速度分布均呈现出不同特征。主模旋流器旋流数低于0.51时,中心回流区基本相同且尺度较小,主要由副模旋流控制;主模旋流器旋流数增至0.59时,旋流器下游形成了由主模旋流控制的更大的中心回流区。 展开更多
关键词 民用航空发动机 贫油预混预蒸发燃烧室 弱旋流燃烧技术 旋流器 透光率 流场特性 数值模拟
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