低排放燃烧室化学反应器网络模型的参数化

为了掌握低排放燃烧室的污染物排放情况,对其化学反应网络器(CRN)模型的参数化进行研究。对爬升工况下燃烧室CFD数值模拟结果进行分析,划分燃烧室的结构,得到燃烧室的CRN模型。再利用自编程软件对燃烧室的结构参数和进口参数进行参数化定义,并把参数化的CRN模型在不同工况下的模拟结果与试验结果分别比较。结果表明:在慢车工况下二者相差不大,在爬升工况下二者差异也在允许误差范围之内。验证了该模型可行性较好,该参数化CRN模型可用于预测低排放燃烧室的污染物排放量和出口温度。

贫预混燃烧室化学反应器网络模型建模及不确定性分析

基于CFD三维数值模拟结果的化学反应器(CRN)网络模型方法具有快速预估燃烧室NOx排放的特点。研究通过CFD数值模拟手段获得了贫预混燃烧室流场、温度场等特征分布,基于燃料空气掺混特性、速度场、温度场、OH分布以及达姆科勒数,燃烧室被离散划分为预热区、火焰锋面区、火焰过渡区、后火焰区、中心回流区以及角回流区,建立了复杂的CRN模型表征燃烧室内部的流动特征和火焰结构。以贫预混燃烧器为对象,与实验结果进行了对比验证。通过敏感性和不确定性分析获得了反应区域停留时间和烟气回流比例等关键参数对NOx排放的影响规律。结果表明:CFD-CRN混合方法更适用于在高当量比条件下贫预混燃烧室NOx排放的快速有效预测。在相同扰动强度的条件下,反应预热区域和火焰锋面区域的停留时间扰动对CRN模型预测NOx的生成量和稳定性影响更显著。CFD-CRN混合方法应明确在较高的绝热火焰温度条件下烟气回流比的准确性计算及其对NOx生成的显著影响。

大分子碳氢燃料预混射流火焰的化学反应器模拟

针对大分子碳氢燃料预混射流火焰进行模拟,建立一个基于化学反应器网络(CRN)的快速预测模型,对不同工况的大分子碳氢燃料预混射流火焰进行快速模拟.通过对3种(正庚烷、正癸烷、正十二烷)燃料在进口流量0.268~0.343 g/s,当量比0.8~1.2,混合气进口温度380~500 K下的射流火焰进行计算流体力学方法(CFD)求解,建立数据样本集合.通过样本进行数据分析获得射流火焰CRN分区拓扑结构.建立优化模型对化学反应器的特征参数进行优化.建立大分子碳氢燃料射流火焰进口参数与各个反应器出口参数的拟合关系式.最后运用拟合关系式对参考工况进行验证,结果表明预测最大相对误差为11.2%,平均相对误差为4.6%.

燃油分级多点喷射低污染燃烧室的化学反应网络模型分析

本文采用基于详细化学反应机理的化学反应网络模型分析了航空发动机燃油径向分级多点喷射低污染燃烧室的NO_x排放特性。该分级燃烧室不同于传统燃烧室,头部由值班区和主燃区两个不同的燃烧区域,根据CFD得到的流场特性和当量比的分布特性对燃烧室进行分区构建化学反应器网络模型,研究了值班级当量比以及值班级和主燃级两级供油比例对排放的影响。同时,还分析了空气进口温度对NO_x排放的影响。得到了较为合理的变化趋势,为低污染燃烧室的初步设计提供了有益的指导。

燃气轮机分级燃烧室NO_x排放动力学模拟研究

通过建立轴向分级燃烧室的化学反应器网络模型,在燃气轮机典型工况下研究第一级与第二级燃烧段之间的燃料分配、流量分配和停留时间分配等因素对NO_x排放的影响。结果表明:在燃烧室出口温度恒定的条件下,减少第一级的燃料分配比例使第二级出口烟气温度高于第一级,调节第二级喷嘴位置来缩短第二级燃烧段的停留时间,可以显著降低NO_x排放;但是当第一级燃烧产物与第二级燃料/空气混合物混合不均匀时,会严重影响分级燃烧的NO_x减排效果。

基于CRN方法的重型燃气轮机燃烧室排放研究

污染物排放快速预测及控制是重型燃气轮机燃烧室技术发展的重要问题。对燃用天然气的重型燃气轮机典型燃烧室结构进行三维燃烧流动数值模拟,根据模拟结果构建燃烧室特定的化学反应器网络(chemical reactor networks,CRN)模型,采用甲烷-空气的53种组分、325步详细反应机理,对不同负荷工况时燃烧室的NO_x排放进行仿真研究。所得结果表明:CRN方法的分析结果与测量值吻合较好,可为燃气轮机干式低NO_x(dry low NO_x, DLN)燃烧室的NO_x排放提供有效的快速预测手段。此外,还阐明了燃烧室头部值班级与主燃级的燃料分配及燃烧室进口空气温度对NO_x的排放量有明显影响,在燃烧室满负荷运行时,值班级燃料占总燃料量的比值为7%时,NO_x排放量最小;NO_x排放量随着燃烧室进口空气温度的升高而显著增大。

基于CRN方法的空气分级燃烧室NOx排放研究

快速预测和控制污染物是燃烧室技术发展的重要问题。因此,对一种空气分级燃烧室结构进行流动数值模拟,根据模拟结果构建燃烧室化学反应器的网络模型,探究一级绝热火焰温度对燃烧室NOx排放的影响并与传统贫预混燃烧室进行了比较,研究了空气分配比和停留时间对NOx排放的影响。结果表明:空气分级燃烧室排放NOx量比传统贫预混燃烧室少;减少一级空气的喷入量,使一级燃烧室处于富油燃烧,能有效降低NOx排放;在不影响燃烧室燃烧情况下,适当降低一级燃烧室停留时间,能达到降低NOx排放的目的。