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              貧預混燃燒室NOx排放數值模擬研究取得進展
              发稿时间:2019-08-19         作者:母滨          来源:能源動力研究中心     【字号:

                汙染物排放控制是燃燒室的關鍵設計目標之一,發展適用于NOx排放預測的數值方法是預先評估燃燒室性能的重要途徑。基于CFD模擬結果的化學反應器網絡模型(CRN)方法具有快速預估燃燒室NOx排放的優勢,其計算資源消耗較小,可以運用詳細化學反應機理模擬NOx生成過程,實現NOx排放的准確預測,並能夠揭示NOx生成的關鍵路徑機制,以及快速分析參數變化對NOx排放特性的影響。 

                CFD-CRN方法的核心思想在于運用簡化反應機理對燃燒室進行CFD數值模擬,獲得燃燒室內部存在的回流區域、火焰形態以及高溫反應區域等特征。然後對CFD模擬結果進行後處理,以軸向速度、燃燒溫度、組分濃度等作爲基准參數,將整個燃燒室空間區域離散劃分爲若幹個反應器區域,利用完全攪拌反應器PSR、柱塞流反應器PFR、混合器MIX、煙氣分流裝置Gas Spilt等組成化學反應器網絡模型。最後,采用CRN模型耦合詳細化學反應機理模擬燃燒室內部的複雜反應過程,實現對燃氣輪機燃燒室汙染物排放特性的預測。 

                工程熱物理研究所能源動力研究中心研究人员以某天然气预混模型燃烧器为对象,采用CFD數值模擬方法獲得燃燒室流場、溫度場和組分場等特征分布。基于燃料空氣摻混特性、軸向速度、1800K等溫線、OH分布以及Da數等特征,將燃燒室空間區域離散劃分爲預熱區域、火焰鋒面區域、火焰過渡區域、後火焰區域、中心回流區域以及角回流區域等,以此建立了包含20個反應器的複雜CRN模型。基于此CRN模型,分析了停留時間和煙氣回流比等關鍵參數的計算方法,開展了參數不確定性研究,並通過與實驗數據對比初步驗證了模型及其建立方法的有效性。同時,針對熱損失影響對比了複雜CRN模型與簡單CRN模型的差異,結果也體現了CFD-CRN方法的優勢。CFD-CRN混合方法更適用于在高當量比條件下對貧預混燃燒室NOx排放進行快速有效預測。 

               

               

               

               
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