甲醇/柴油双燃料旋流燃烧器燃烧特性模拟

建立甲醇/柴油双燃料非预混旋流燃烧器在受限空间内燃烧的数值模型,并进行燃烧实验。利用该模型研究醇柴比、风孔径向角和空气过剩系数这3种因素对甲醇/柴油双燃料燃烧温度、燃尽率、不均匀度和火焰长度的影响,并进行正交计算,研究以上3种因素共同作用的结果。研究结果表明:甲醇/柴油双燃料平均温度随着醇柴比增加而降低,随着空气过剩系数增加而降低;燃尽率在醇柴比为3时最高,且随着风孔径向角增加而降低;当醇柴比增大、风孔径向角减小时,温度场不均匀度降低;火焰长度随风孔径向角增大而增大,随空气过剩系数增大而减小;醇柴比对平均温度、整体不均匀度、混合燃尽率和火焰长度的影响均最大;当醇柴比为1,空气过剩系数为1.2,风孔径向角为29°时,平均温度最高为1 557 K;当醇柴比为9,空气过剩系数为1.1,风孔径向角为35°时,整体不均匀度最低为7.21%;当醇柴比为5,空气过剩系数为1.3时,燃尽率最高。

旋流非预混火焰长度的实验研究与理论预测

在旋流非预混燃烧条件下,测量了变燃料量和变燃烧室压力工况下的火焰长度。采用基于直喷射流火焰建立的Fr模型、Fr_f模型及无量纲热释放率Q~*模型对火焰长度进行预测,将预测结果进行旋流修正后与实验结果进行比较。结果表明:随着燃料量的增大,火焰长度增大,这是由于形成火焰表面所需的空气卷吸增强所致;而随着压力的增大,火焰长度减小。3个模型的旋流修正结果均准确地预测了火焰长度的变化趋势,其预测值均高于实验值,预测值分别是实验值的1.2倍、1.7倍及1.3倍。基于3种模型,将实验数据进行拟合,得到新的关联式,提出了一种基于雷诺数的计算方法。