氢气掺混甲烷对湍流燃烧及NO生成排放的影响

摘要

采用非绝热火焰面-反应进度变量湍流燃烧模型和非绝热、非稳态NO计算预测模型，针对DLR双旋流燃烧室中的旋流喷射、混合和燃烧过程，开展了大涡模拟研究，获得了纯甲烷、体积分数30%和60%氢气掺混甲烷湍流燃烧的流场结构、火焰特性和NO分布的详细计算结果．分析表明，由于燃烧室中的流场主要由旋流空气所决定，掺氢燃烧的速度分布与纯甲烷燃烧没有明显区别．掺氢燃烧的外回流区温度降低，中心回流区温度升高，放热区域向上游移动，放热速率增大而放热区域减小．NO主要产生于内剪切层，外剪切层和高速剪切流的下游区域；在纯甲烷算例中，快速型和热力型机理所生成的NO数量相当，而掺氢燃烧中快速型机理所生成的NO减少、热力型机理所生成的NO则明显增多．

关键词

大涡模拟 / 旋流喷射 / 湍流燃烧 / 氢气掺混 / NO排放

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12072321); 国家科技重大专项基础研究项目(2017-Ⅲ-0005-0030)