甲烷掺氢微管射流火焰燃烧极限的数值模拟

摘要：

以燃气灶火孔建立了微圆管射流火焰模型,探究了甲烷掺氢对稳燃极限的影响.首先,选用层流有限速率模型,改变燃气掺氢比和进气速度,通过ANSYS Fluent软件对其燃烧过程进行稳态仿真;然后,确定不同掺氢比下的稳定燃烧的进气速度区间,并从化学反应和热循环效应2个方面对掺氢的影响进行分析.研究结果表明:随着掺氢比(β=0～25％)增加,吹熄极限显著提高,熄火极限略有降低,稳燃区间扩大;当量比保持不变时,甲烷掺氢后预混气中O2的体积分数降低;接近熄火极限时,由于火焰位于管口,外界O2不易被卷吸和扩散至火焰上游,反应速率降低;临近吹熄状态时,由于外部空间的O2被卷吸和扩散至火焰内部,抵消了预混气中O2含量差别带来的影响;甲烷掺氢后H自由基增加,燃烧速率升高,火焰更靠近微管,加强了火焰与管壁之间的传热,改善了微管内壁对未燃预混气的预热作用,且进气速度越低,预热效果越显著;热循环效应导致甲烷掺氢拓展了熄火极限,而吹熄极限提高则主要归因于掺氢促进了化学反应.

关键词：掺氢燃烧、微射流火焰、燃烧极限、反应速率、热循环效应

所属期刊栏目：53

分类号：TK16(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金52176106

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：4589-4601