高温空气低燃气浓度燃烧过程的数值模拟研究

从工程实际出发,本文提出了高温空气低燃气浓度燃烧新技术,即充分利用烟气余热提高助燃空气温度,提高热能利用率;同时通过优化喷口结构,提高燃气射流速度,使燃气射流在同空气射流混合燃烧前卷吸大量炉内烟气,从而降低燃气射流中的可燃物浓度,进而降低氮氧化物的排放。通过数值模拟研究表明,通过燃气射流速度从24.56m/s提高到55.26m/s,可以降低NOx的排放;当围绕燃气喷口的六个圆形空气喷口改为两个矩形喷口时,燃气射流可从两侧卷吸更多的炉内烟气,形成低燃气浓度燃烧,从而大大降低了NOx的排放。     

DMM燃料柴油机可控预混合燃烧的研究

本文介绍了在压燃式发动机上进行的预混合燃烧研究。在柴油机的进气道入口处安装了一个电控燃料喷射系统,喷入具有低十六烷值、低沸点的甲缩醛(DMM)燃料,在压缩冲程中形成均匀的混合气,并在上止点附近喷入少量柴油来点燃混合气。本文研究了预混合燃料比、发动机负荷、进气中CO2浓度和喷孔直径对发动机燃烧和排放的影响。试验结果表明,进气道喷射DMM的预混合燃烧能同时大幅降低NOx和碳烟排放,为降低柴油机有害排放提供了一种新途径。     

基于FLUENT的动态高压微射流内部孔道流场的数值模拟

 以动态高压微射流振荡反应腔内部孔道流场为研究对象,建立了反应腔内部孔道的几何模型和网格模型,选择SIMPLEC算法和RNG k-ε模型,运用FLUENT软件对流场进行数值模拟,以揭示流场内各位置上的静压和速度分布。计算结果表明：高速射流撞击增加了流场内的撞击作用力,流速的急剧增加使速度梯度迅速加大,剪切应力极大增强,保证了微射流均质机极佳的作用效果;由于反应腔内部孔道流场的静压与速度变化相反,静压的急剧变化使空穴效应及压力释放效应极大增强,空穴作用力得以强化,对微射流均质机反应腔内的材料产生“腐蚀”作用。设计反应腔内部孔道时,在保证撞击区速度的前提下,应适当减小进料速度和分流管进口拐角角度,并选用较短的出料管。     

湍流空气射流引射特性的模拟研究

本文采用数值模拟方法,研究了湍流空气射流对环境空气的引射特性,包括等温射流和非等温射流情形.结果表明,由于射流不停地引射环境空气,射流"势核"区下游的温度与轴向速度迅速降低;射流引射量的模拟结果与文献中报道的、采用多孔壁技术进行实验所建立的关联式良好符合.     

射流搅拌反应器中气体混合均匀性的模拟研究

本文对常温常压下射流搅拌反应器中体积比1:1的氮气和氧气的流动混合过程进行了三维数值分析。结果表明,在球形反应区的所有网格中,内部氮气摩尔分数较低的网格的总体积与球形反应区体积的比值(体积占比)较高,主要分布在球形反应区的中心区域;内部氮气摩尔分数较高的网格体积占比较低,主要分布在喷嘴出口处及壁面附近。以氮气摩尔分数的加权标准差为参数,定量分析反应器内气体的混合均匀性后发现,喷嘴内径越小的射流搅拌反应器内部气体的混合均匀性越高。气体的速度矢量及流线分析表明,气体从喷嘴喷出后并不直接流向中心区域,而是先运动至壁面再逐渐向球心扩散,做螺旋向心运动。     

锂（1）／六氟化硫（g）气—液浸没有反应射流和燃烧的数值研究

本文对Ｌｉ（１）／ＳＦ６（ｇ）气－液浸没有反应财流流动和燃烧采用单流体模型及ｋ－ε－ｇ湍流燃烧模型进行了数值研究。针对现有研究的一些不足，本文在物理平面内采用全隐向后积分及乘方格式差分求解了基本方程。得到了速度、温度、密度和气相体积分数等物理量比较合理的详细分布及穿透区形状。从而较深入地揭示了气－液浸没有反应射流流动的流动特征。并由计算结果给出了穿透区长度与其主要影响因素之间的关系式，与相关的一些实验结果是一致的。     

限流沿对撞壁射流近壁区混合过程影响的实验研究(一)

本文研究了射流气体撞壁后在放有条形障碍物(以下称之为限流沿)的壁面上的发展过程．实验发现：在限流沿高度合适的情况下，射流气体与限流沿相撞后会脱离壁面形成空间流动。其中，限流沿高度、射流入射角度是决定射流气体撞击限流沿后的发展过程的重要参数，限流沿的存在成功地防止了近壁处的浓混合气层的形成．     

进气中CO2浓度对预混合燃烧和排放影响的试验和模拟研究

本文研究了进气中CO2浓度对燃烧和排放特性的影响.研究表明在所有的预混合燃料比下,当CO2浓度增加时,NOx排放随之大幅减少,烟度排放有小的变化。利用KIVA3V和湍流与化学反应交互的燃烧模型对柴油机预混合燃烧进行了模拟研究,对缸内OH浓度的模拟计算表明,随着CO2浓度的增加,着火前期OH生成浓度明显向后推移,这表明燃料的氧化速率随CO2浓度的增加变慢,从而延长了着火滞燃期。进气中CO2浓度变大时,燃烧温度降低,有利于降低NOx的排放。     

3MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

以国内首台3 MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究。通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布。通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性。研究结果表明:富氧燃烧时,CO_2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降。     

燃气热泵(GHP)系统制冷工况的数值模拟与分析

通过建立天然气发动机驱动热泵系统的数学模型,研究了制冷工况下,点火提前角、压缩比、过量空气系数,发动机转速等参数对天然气发动机及整个热泵系统运行性能的影响,为天然气发动机的优化设计提供一定的理论依据,并且预测了燃气热泵的性能,证明了该系统具有较好的部分负荷特性.