多孔介质中气体扩散燃烧的火焰特性研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文多孑L介质中气体扩散燃烧的火焰特性研究作者姓名：杨阳指导教师：李本文教授东北大学材料与冶金学院史俊瑞副教授沈阳工程学院能源与动力工程系申请学位级别：硕士学科类别：学科专业名称：热能工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：杜涛教授评阅人：王爱华(东北大学副教授)徐有宁(沈阳工程学院教授)东北大学2014年6月万方数据AThesisinThermalEngineeringStudiesontheFlameCharacteristicsofDiffusionCombustio

2、nforGasinPorousMediaByYangYangSupervisor：ProfessorBenwenLiAssociateProfessorJunruiSKNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：例日期：枷7烙-7即窍学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：唯捌签字日期：w前7国f囱i刊畸竹加右列两辄飙签日币茅“y￡一．导整万方数据东北大学硕士学位论丈摘要多孔介质中气体扩散燃烧的火焰特性研究摘要多孔介质燃烧作为一种新型的燃烧方式，具有燃烧效率高、贫燃极限低以及污染物排放量低等优点。因此在过去的十多年里，国内外学者对多

4、孔介质的气体燃烧做了大量的研究，但大部分的研究都是针对预混气体进行的，关于在多孔介质内的气体扩散燃烧见到的报道很少。本文通过实验研究和数值模拟研究了被氮气稀释的甲烷气体与氧气在多孔介质中的扩散燃烧火焰特性。主要研究内容如下：(1)实验研究。搭建气体在多孔介质中扩散燃烧的实验台，包括燃烧器(填充多孔介质小球的石英玻璃管)、气体供给系统和测量系统等，对稀释甲烷／氧气的气体在多孔介质中扩散燃烧的火焰特性以及污染物的排放进行研究。通过设定不同工况参数，如不同甲烷质量分数、不同气体入口流速、不同填充床小球直径对火焰形态和污染物的排放进行了观测。研究了它们对火焰特性及污染物排

5、放影响规律。(2)数值模拟。通过与日本学者的实验模型进行对比验证，建立了甲烷／氧气在多孔介质内扩散燃烧有效模型。运用FLUENT建立二维双温模型来模拟扩散气体燃烧、气体流动以及传热等。研究了扩散气体气固以及不同组分分布，通过设定不同工况参数，如不同甲烷质量分数、不同气体入口流速、不同填充床小球直径、不同固体导热系数、不同分子扩散系数、不同质量弥散系数、不同对流换热系数、不同辐射折合导热系数等，分析其变化对火焰高度的影响规律。同时，选择两组自己的实验工况进行了数值模拟，证明了数值模拟的准确性。(3)对扩散气体辐射燃烧器的数值模拟。利用验证的有效数值模型，建立了甲烷／

6、纯氧在多孔介质内燃烧的辐射燃烧器模型。通过设定不同工况参数，如不同当量比、不同气体入口流速、不同填充床小球直径，分析其对辐射热效率的影响规律，以及对辐射边壁温度、中心温度、甲烷组分分布的影响规律等。关键词：火焰形态；多孔介质；污染物；数值模拟；辐射热效率ⅡI万方数据东北大学硕士学位论文AbstractStudiesontheFlameCharacteristicsofDiffusionCombustionforGasinPorousMediaAbstractCombustioninporousmediaasanewwayofcombustionhasmanyadv

7、antagessuchashi曲combustionefficiency,lowleancombustiblelimitsandlowemissions，etc．，incomparison谢mthecombustioninfreespace．Duringthelastdecade，mostresearchesaboutcombustioninporousmediaarepremixedgascombustion，littleaboutdiffusioncombustion．Thethesisintroducesthestudies0ntheflamecharact

8、erist