论文摘要
在工业上,很多燃烧过程都属于湍流扩散燃烧,开展燃气湍流扩散火焰及其NO排放特性的研究,具有重要的理论和实践意义。本文对丙烷的湍流扩散火焰特性及其NO的排放规律进行了实验研究和数值模拟。首先设计搭建了一套湍流扩散火焰的实验台架,其燃气喷管直径为4mm,氧化性气体(空气)通过陶瓷蜂窝段以伴随流形式均匀的进入燃烧室,中心燃气使用部分预混的形式,燃气和预混空气体积比为1:4。在该实验装置上,对不同中心燃气出口速度和伴随流流量条件下的湍流扩散火焰结构和NO排放特性进行了实验研究,结果表明:随着燃气出口速度的增加,火焰的长度先变长后略为变短,最后基本不变;火焰的颜色由金黄变为亮白;火焰会出现脱离喷口的提升现象,并且提升高度会逐渐变大。而随着燃气出口速度的增加,NO生成量先迅速增加,然后增加的趋势逐渐变小,且NO的生成量会随着伴随流过量空气系数的增加而减小。进而,论文构建了湍流射流火焰的数值计算模型,在对美国Sandia国家实验室的带值班火焰的甲烷射火焰(FlameD)进行了模拟和验证的基础上,对本文试验条件下的湍流火焰进行了初步模拟,并将模拟结果和实验进行了对照,从数值计算的角度验证了实验结果。