文档介绍：上海交通大学硕士学位论文摘要
加湿湍流扩散燃烧特性的实验与数值研究
摘要
为了在提高能源利用效率的同时适应现在越来越严格的环境保
护要求对于高效清洁的能源利用方式的需求日益受到重视湿空
气透平循环 HAT 循环等先进热力循环成为人们研究的重点此
类循环的燃烧过程中的加湿燃烧过程增加了燃烧过程的复杂性详
细了解加湿燃烧过程的热力学和燃烧动力学机理是对这些循环过程
进行研究的关键之一本文开展了加湿对甲烷/空气扩散燃烧特性影
响的实验和数值模拟研究工作
燃烧实验的测量水平随着测试技术的不断完善而逐渐提高激
光测试技术在燃烧流场测试中的应用是燃烧实验技术的重要进步
使用丹麦 Dante 公司的二维 PIV 系统对甲烷/空气的扩散燃烧热态速
度场进行了测量得到了燃烧状态下较为理想的速度场信息解决
了燃烧激光诊断中的 PIV 应用的一些问题如示踪粒子的选择背
景噪声的消除和 PIV 系统参数的设置等为下一步基于 PIV 激光测
试技术的加湿燃烧激光诊断奠定了一定的基础
初步建立了用于进行加湿燃烧机理性研究的实验台在实验台
的设计工作中重点考虑了在该实验台上要能够开展不同加湿燃烧过
程的机理性研究增加对加湿燃烧的理解以及便于采用目前先进的
光学测试手段对燃烧室内无反应和反应流场在加湿情况下进行实验
研究
研究比较了目前湍流燃烧数值模拟的一些主要方法并选择了适
I
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合本文数值模拟的计算模型针对加湿燃烧机理实验台使用商用
CFD 软件 FLUENT 进行了三种加湿工况下进口空气含湿量分别为
0 5 和 10 的甲烷/空气扩散燃烧的数值模拟在计算的过程
中对化学平衡模型和层流小火焰模型计算的结果进行了比较
计算比较了不同进口含湿量情况下燃烧室内的温度场速度场
以及 H2O O 和 OH 的组份浓度场研究发现随着水蒸汽浓度的
升高燃烧室内的最高温度有所下降 O 自由基的浓度下降而 OH
自由基的浓度升高作者还介绍了 NOX 的生成机理并从化学反应机
理的角度分析了 O 基和 OH 基对燃烧和 NO X 生成的影响
关键词加湿燃烧激光诊断 PIV 湍流扩散燃烧化学反应数值模拟
II
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EXPERIMENTAL AND NUMERICAL RESEARCH
ON THE PERFORMANCE OF HUMID AIR TURBULENT
BUSTION
ABSTRACT
In order to improve the efficiency of energy utilization and adapt to
the increasingly strict restrictions on the requirements of environment
protection, it has been more and more important to develop clear and
efficient methods for energy utilization. At present, some advanced
thermal cycles such as Humid Air Turbine cycle have been research focus.
The humid bustion process in these cycles plexity to the
bustion process, so it is important to investigate the
thermodynamics bustion ics mechanism of bustion
process. An experimental and numerical study has been performed in this
thesis to investigate the humid air turbulent bustion.
The techniques bustion experimentation has been improved
and the application of laser diagnostics bustion measurement is a
pivotal progress of the in this area. A 2-D Dantec’s PIV system was used
to measure bustion flow field of methane/air diffusion flame and
reasonable