發(fā)布時間：2025-03-19 21:14

　　以煤燃燒為代表的氣固兩相湍流燃燒理論構成了發(fā)展新型高效低污染燃燒技術的基礎,掌握其內在特性和規(guī)律,對解決我國的能源利用和污染控制問題具有十分重要的作用。隨著計算機技術以及數(shù)值計算理論的發(fā)展,計算流體力學成為了研究氣固兩相湍流燃燒的重要工具。為了揭示煤粉氣固湍流燃燒火焰特性,本文基于高精度煤粉燃燒DNS數(shù)據(jù)庫,詳細研究了煤粉火焰結構、燃燒特性、穩(wěn)燃機理等,加深了人們對煤粉燃燒的認識。此外,為了能夠準確計算實際煤粉火焰多模態(tài)燃燒過程,本文創(chuàng)新性地提出、驗證了與燃燒模態(tài)無關的直接矩湍流燃燒模型,并將其拓展到煤粉燃燒,具有學術和工程意義。首先,通過對高精度煤粉燃燒DNS的詳細分析,本文對煤粉火焰的流動特性、顆粒分布、燃燒特性、火焰結構以及穩(wěn)燃機理進行了詳細研究。研究發(fā)現(xiàn),氣相和顆粒相的平均速度都可以發(fā)展形成自相似分布,點火和燃燒過程可以顯著地增強湍流強度�；鹧娼Y構的研究表明,煤粉射流火焰中存在三個典型的火焰結構,即離散的單顆粒燃燒火焰、條帶狀火焰以及下游穩(wěn)定的火焰核心。雖然三個區(qū)域的直觀火焰形態(tài)不同,但是其燃燒特性相似,都是非預混火焰釋熱貢獻較大。對比各個火焰區(qū)的釋熱比例,發(fā)現(xiàn)上游處的單顆粒燃燒...

【文章頁數(shù)】：186 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１煤粉燃燒ＣＦＤ計算組成部分??

的流場信息、顆粒分布、組分變化等詳細信息。因此，隨著計算機技術以及數(shù)值計算理論??的發(fā)展，計算流體力學（ＣＦＤ，?Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ?Ｆｌｕｉｄ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ）方法成為了研究煤粉燃燒??的重要工具。根據(jù)煤粉燃燒過程可以將煤粉燃燒數(shù)值計算分為如圖１．１所示的四個部分，?....

圖１．２ＤＮＳ、ＬＥＳ和ＲＡＮＳ方法對湍流火焰面處溫度變化情況??

根據(jù)對湍流燃燒尺度的求解情況，湍流燃燒的數(shù)值模擬方法主要有三種：直接數(shù)值模擬??（ＤＮＳ，ＤｉｒｅｃｔＮｕｍｅｒｉｃａｌ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）、大禍模擬（ＬＥＳ，Ｌａｒｇｅ?Ｅｄｄｙ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）以及雷諾??時均模擬（ＲＡＮＳ，Ｒｅｙｎｏｌｄｓ?Ａｖｅｒａｇｅｄ?Ｎａ....

圖1.3直接數(shù)值模擬程序S3D近20年的計算規(guī)模變化(KollaandChen,2018),

第一章緒論???可參考文獻（Ｃｈｅｎ?ｅｔａｌ．，２００９）。從圖１．３可以看出，ＤＮＳ的計算規(guī)模越來越大，達到兆??別，但是其計算幾何尺寸通常較小，流動形式較為簡單，如各向同性湍流、簡單的剪切??等，研究問題主要為基本的湍流燃燒現(xiàn)象，包括預混燃燒、非預混燃燒、部分預混燃燒、??....

圖１．４典型的層流（ａ）預混火焰結構和（ｂ）擴散火焰結構示意圖（ＶｅｙｎａｎｔｅａｎｄＶｅｒｖｉｓｃｈ，?２００２）??圖１．４ｂ顯示了典型的層流對沖擴散火焰結構

?（ｂ）??圖１．４典型的層流（ａ）預混火焰結構和（ｂ）擴散火焰結構示意圖（ＶｅｙｎａｎｔｅａｎｄＶｅｒｖｉｓｃｈ，?２００２）??圖１．４ｂ顯示了典型的層流對沖擴散火焰結構。燃料和氧化劑分別位于反應區(qū)的兩側，??通過二者向反應區(qū)的擴散實現(xiàn)燃燒，因此燃燒速率由分子擴散所決定。對于....

本文編號：4036867