| 铝颗粒粉尘对冲火焰数值模拟研究 |
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| 引用本文： | 张家瑞,夏智勋,方传波,马立坤,冯运超,Oliver Stein,Andreas Kronenburg.铝颗粒粉尘对冲火焰数值模拟研究[J].物理学报,2022(7):235-246. |
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| 作者姓名： | 张家瑞 夏智勋 方传波 马立坤 冯运超 Oliver Stein Andreas Kronenburg |
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| 作者单位： | 1. 国防科技大学空天科学学院;2. 清河大楼丁–3;3. 斯图加特大学燃烧技术研究所 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(批准号:52006240)；;湖南省自然科学基金(批准号:2020 JJ4665,2021 JJ30775)；;国家留学基金(批准号:201903170201)资助的课题~~； |
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| 摘 要： | 铝颗粒由于具有能量密度高、易储存、燃烧过程不产生温室气体等优势,有望成为未来化石燃料替代的解决方案.本文建立了铝颗粒粉尘火焰的燃烧模型,其中考虑了相间传热、相变、表面化学反应、气相详细化学反应及辐射传热等过程,并针对铝颗粒粉尘对冲火焰开展了数值模拟研究.首先,通过仿真McGill大学的铝颗粒粉尘对冲火焰实验进行模型验证,并分析了实验中使用铝颗粒本身作为示踪粒子引起的气相速度测量误差,结果表明,数值模拟得到的离散相速度分布与实验结果基本一致,火焰传播速度的预测值也同实验数据吻合较好.当颗粒粒径小于10μm时,连续介质假设不再成立,相间传热模型必须考虑过度区机制,随着颗粒粒径的增加,火焰传播速度不断降低.随着对冲火焰拉伸率的增加,颗粒在火焰区的停留时间减少,并出现燃烧不完全的现象,粉尘火焰由双峰变为单峰结构.火焰传播速度随着拉伸率的增加而增大,通过线性外推可得到未拉伸的火焰传播速率约为29 cm/s.辐射引起的热损失会导致气相温度大幅降低,但辐射传热对颗粒的加热作用相对较小.
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| 关 键 词： | 铝燃烧 对冲火焰 颗粒粉尘 火焰传播速度 |
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