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多股射流相干高温空气燃烧的数值模拟

作者：赵丹 Publish: 2007-9-29 Hits:-

【中文题名】

多股射流相干高温空气燃烧的数值模拟

【英文题名】

Numerical Simulation of HTAC with Coherent Multi-jet

【学科专业】

供热、供燃气、通风及空调工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-29

【中关键词】

高温空气燃烧,数值模拟,氮氧化物,射流,温度分布,

【英关键词】

high temperature air combustion,NO_X,jet flow,mathematical modeling,temperature distribution,

【分类导航】

工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>燃料与燃烧>>

【论文摘要】

高温空气燃烧技术具有低NO_x排放的特点，主要原因是燃料和空气喷嘴的特殊布置方式及其射流造成的。因此如何调整烧嘴结构参数和操作参数，使燃料在含氧率较低的气氛中进行燃烧，以降低NO_x排放，减少对环境的污染是实现高温空气燃烧的关键。本论文建立了一个具有高效蓄热式烧嘴的燃烧空间，选用k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、耦合修正的Zeldovich热力型NO_x生成模型和快速反应型NO_x生成模型，以及离散坐标辐射传热模型；采用具有模拟复杂外形的流体流动及热传导的CFD软件FLUENT，对燃烧空间进行数值模拟。系统地研究了燃烧空气散布角、燃料射流倾斜角、燃料和空气速度比、燃料和空气喷嘴间距以及预热空气的氧含量等，对燃烧空间的氧气浓度场、温度场及NO_x排放的影响。获得得出以下结论：燃料射流倾斜角对燃烧室内的温度场和NO_x排放都有影响，随着燃料射流倾斜角α的增大，NO_x的排放明显减少，最高达46％；燃烧空气散布角对氧气浓度场、温度场及NO_x排放也有影响，空气散布角θ越小，温度分布更加均匀，对减少NO_x排放越有利；燃料与空气速度比对燃烧室内的温度场和NO_x排放的影响为：当两者的比为1.18时，...

【论文题纲】

摘要	6-8
ABSTRACT	8-10
目录	10-13
图表目录	13-17
主要符号表	17-19
第一章绪论	19-28
1.1 引言	19-20
1.2 高温空气燃烧技术的发展历程	20-23
1.2.1 换热器的产生与现状	20-22
1.2.2 蓄热室的发展	22-23
1.3 高温空气燃烧技术的应用	23-24
1.4 高温空气燃烧技术在我国的开发和应用前景	24-25
1.5 高温空气燃烧技术的研究现状和存在的问题	25-26
1.6 本课题的主要任务、内容和意义	26-28
1.6.1 课题的研究方法	27
1.6.2 本论文的主要工作内容	27-28
第二章高温空气燃烧技术	28-43
2.1 引言	28
2.2 高温空气燃烧技术的原理	28-36
2.2.1 基本原理	28-30
2.2.2 高温空气燃烧主要设备及系统的工作原理	30-34
2.2.3 高温空气燃烧技术的主要影响因素	34-35
2.2.4 高温空气燃烧技术的特点	35-36
2.3 燃烧过程中氮氧化物的生成	36-42
2.3.1 热力型NO_x的生成机理	36-39
2.3.2 快速型NO_x的生成机理	39-40
2.3.3 氮氧化物的危害	40-42
2.4 本章小结	42-43
第三章燃烧过程数值模拟的物理模型与数学模型	43-60
3.1 数值模拟对象	43-45
3.1.1 燃烧室结构	43-44
3.1.2 数值模拟参数	44-45
3.2 数值分析方法	45-55
3.2.1 网格划分	45
3.2.2 流体流动模型	45-51
3.2.3 湍流燃烧模型	51-53
3.2.4 辐射模型	53-55
3.2.5 NO_x生成模型	55
3.3 控制方程的求解	55-59
3.3.1 控制方程的离散	55-56
3.3.2 差分方程组的解法	56-57
3.3.3 边界条件的设定	57-58
3.3.4 流场的迭代求解	58-59
3.4 本章小结	59-60
第四章冷态数值模拟结果分析	60-73
4.1 引言	60
4.2 燃烧空气散布角θ的影响	60-64
4.3 燃料射流倾斜角的影响	64-66
4.4 燃料与空气速度比的影响	66-69
4.5 燃料喷嘴与空气喷嘴间距的影响	69-72
4.6 本章小结	72-73
第五章热态模拟结果与分析	73-102
5.1 引言	73
5.2 燃烧空气散布角θ的影响	73-78
5.2.1 燃烧空气散布角θ对氧气浓度场的影响	73-75
5.2.2 燃烧空气散布角θ对温度场的影响	75-77
5.2.3 燃烧空气散布角θ对 NO_x排放的影响	77-78
5.3 燃料射流倾斜角α的影响	78-83
5.3.1 燃料射流倾斜角α对氧气浓度场的影响	78-79
5.3.2 燃料射流倾斜角α对温度场的影响	79-82
5.3.3 燃料射流倾斜角α对 NO_x排放的影响	82-83
5.4 燃料与空气速度比的影响	83-91
5.4.1 燃料和空气速度比对氧气浓度场的影响	84-88
5.4.2 燃料和空气速度比对温度场的影响	88-89
5.4.3 燃料和空气速度比对NO_x排放的影响	89-91
5.5 燃料喷嘴与空气喷嘴间距的影响	91-94
5.5.1 燃料喷嘴与空气喷嘴间距对氧气浓度场的影响	91-92
5.5.2 燃料喷嘴与空气喷嘴间距对温度场的影响	92-94
5.5.3 燃料喷嘴与空气喷嘴间距对NO_x排放的影响	94
5.6 预热空气氧含量的影响	94-100
5.6.1 预热空气氧含量对氧气浓度场的影响	95-96
5.6.2 预热空气氧含量对温度场的影响	96-98
5.6.3 预热空气氧含量对NO_x排放的影响	98-100
5.7 本章小结	100-102
第六章结论	102-104
参考文献	104-109
攻读硕士学位期间发表的学术论文	109
攻读硕士学位期间获得的荣誉	109-110
致谢	110

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.130688



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