旋流燃烧室内湍流-反应相互作用的数值模拟

对湍流旋流燃烧进行数值模拟和预报的关键之一在于合理地描述湍流与化学反应之间的相互作用。该文应用描述湍流-化学反应相互作用的代数二阶矩-概率密度函数(PDF)模型,对旋流燃烧室内的湍流燃烧进行了数值模拟,给出了燃烧室内湍流平均反应率、温度脉动均方根值、燃料-氧气浓度脉动二阶矩、燃料浓度脉动二阶矩和氧气浓度脉动二阶矩的分布。结果表明:各浓度脉动二阶矩和温度脉动均方根值分布与湍流平均反应率分布之间有着较好的关联性。

旋流燃烧室内甲烷湍流燃烧的数值模拟

为合理考虑湍流-复杂化学反应的相互作用,建立了甲烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数(PDF)模型.应用该模型对TECFLAM燃烧室内的甲烷湍流旋流燃烧进行了数值模拟,得到了与实验相符合的气体轴向、径向与切向速度、温度、温度脉动均方根值及甲烷、氧气、二氧化碳与水蒸气质量分数分布.得到的一氧化碳和氢气质量分数分布与实验基本符合.

旋流燃烧室内煤粉燃烧的数值模拟

为合理描述煤粉颗粒在有湍流脉动的气相流场与温度场中的燃烧反应行为,文中提出并建立了考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型。该模型考虑到了气相温度的湍流脉动对颗粒瞬时温度、瞬时热解速率和瞬时多相反应速率的影响。应用此模型对有直流一次风和旋流二次风的旋流燃烧室内的煤粉燃烧进行了数值模拟。计算结果表明,在燃烧室前部区域,该模型与未考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型给出的气相温度场与组分浓度场结果有一定的差异,前者得到的气相温度分布与实验更接近。