Изчисляване на LES на безпламенно изгаряне - PDF безплатно изтегляне

Изчисляване на пламенен магистър по изгаряне в областта на енергетиката, аеронавтиката и космическите изследвания Специализация по аеронавтика и космически стаж - септември 2006 г. Ronan VICQUELIN Ecole Centrale Париж Супервайзор: Thierry Poinsot - CERFACS директор на CFD групата CERFACS: WN/CFD/06/70

изчисляване

Данни за контакт Стажант: Ronan VICQUELIN: CERFACS 42, Av. G. Coriolis 31057 Тулуза Седекс, Франция Тел: 33 5 61 19 30 19 Факс: 33 5 61 19 30 00 Имейл: [email protected] Супервайзор: Thierry Poinsot: CERFACS 42, Av. G. Coriolis 31057 Тулуза Седекс, Франция Тел: 33 5 61 19 30 34 Факс: 33 5 61 19 30 00 Имейл: [email protected]

Съдържание Нотации 1 Въведение 3 1 Въведение в безпламеното горене 5 1.1 Характеристики на безпламеното горене. 5 1.2 Намаляване на емисиите на азотни оксиди. 6 1.3 Разреждане на реагентите. 11 1.4 Подгряване. 13 1.5 Други свойства. 15 1.6 Механизми и модели на безпламенно изгаряне. 17 1.7 Приложения. 18 2 Мащабна симулация 23 2.1 Филтриране. 24 2.2 Уравненията. 24 2.3 Използвани модели. 25 2.3.1 Модели на подмрежа. 25 2.3.2 Гранични условия. 26 2.3.3 Радиационен модел. 27 2.3.4 Модел на кинетичната химия. 27 2.4 AVBP кодът. 29 3 Резултати и интерпретации 31 3.1 Избрана конфигурация. 31 3.2 Нестабилен неразтегнат едноизмерен пламък. 32 3.3 3D изчисление. 34 3.3.1 Видови полета. 34 3.3.2 Топлинни загуби. 36 3.3.3 Реакционна зона. 37 3.3.4 Изгаряне без пламък. 40

Заключения и перспективи 45 ПРИЛОЖЕНИЯ 46 A Подробности за пещта 49 B Гранични условия на NSCBC 53 C Закони на стените 55 D Числени методи, срещани в AVBP 59 Библиография 66

6 LES изчисление на безпламеното горене Фиг. 1.1 Диаграма, сравняваща различните режими на горене (Milani and Soprano, 2001). Фиг. 1.2 Сравнение на горенето с/без пламък (Milani and Soprano, 2001). 1.2 Намаляване на емисиите на азотни оксиди Ниската скорост на емисиите на азотни оксиди (NOx) е целта, която се търси при безпламенно изгаряне. Въз основа на принципа на предварително загряване на въздуха, за да се спести гориво, той запазва само предимствата. Всъщност основният проблем при предварително загряване е повишаването на температурата в края на горенето, което увеличава производството на NOx (термично) експоненциално. Трите основни пътя на производството на азотен оксид са както следва: път на топлинно производство, описан от механизма на Зелдович N2 + ONO + N (1.1) N + O2 NO + O (1.2) N + OH NO + H (1.3) ранен производствен път където азотът реагира с горивни радикали: CH + N2 HCN + N (1.4)

LES изчисление на безпламеното горене 15 Фиг. 1.11 Саморегенерираща се горелка от компанията WS. Един въздушен инжектор в центъра, шест периферни инжектора (три за гориво, три като изход за дим, редуващи се по време на цикли). Фиг. 1.12 Област на запалимост като функция от калоричността на горивото Q f, началната температура на сместа и нейното богатство, φ (Katsuki and Hasegawa, 1998). ток, описан от Maruta et al. (2000), предварително загрят въздух се инжектира от едната страна и гориво, разредено в азот, от другата страна. Тестовете бяха проведени при нормална гравитация и в микрогравитация. Границата на постно изгаряне отива по-далеч, когато температурата на подгряване се повиши (фиг. 1.13). 1.5 Други свойства Излъчващи свойства Излъчването на пламък зависи от химичните видове, участващи в реакцията. Химичните механизми, участващи в предварително загрятото и разредено горене, се различават от тези, които участват в конвенционален пламък (Gupta et al., 1999; Nicolle, 2005). Радикалите, отговорни за светимостта на пламъка, са главно С2 и СН. Тяхното участие в реакционния път, последвано от безпламенно изгаряне, е намалено.,