稀氧部分预混富氧补燃(odppoesc)旋流燃烧数值模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文稀氧部分预混/富氧补燃（ODPP/OESC）旋流燃烧数值模拟论文作者：陈亚东学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：热能工程指导教师：刘联胜职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（51276055）；河北省应用基础研究计划重点基础研究项目（13964503D）；河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZD2010122）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterDegreeofThermalPowerEngineeringNUMERIC

2、ALSIMULATIONONDILUTEDPARTIALLYPREMIXED/OXYGENENRICHEDSUPPLEMENTALOFSWIRLCOMBUSTIONbyChenYadongSupervisor:Prof.LiuLianshengDecember2014ThisworkissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo.51276055);andtheAppliedBasicResearchProgramsofHebeiProvinceGrant(No.13964503D);and

3、thekeyprojectofHebeiProvinceHigherSchoolScienceandTechnologyFoundation(GrantNo.ZD2010122)原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工

4、业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权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；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要本文以CFD软件中的FLUENT为平台，通过建立合理的数学模型和物理模型，对稀氧部分预混/富氧补燃（ODPP/OESC)旋流燃烧进行数值模拟，并与空气部分预混燃烧（PPC)进行对比。通过调节燃烧过

5、程中的各组分浓度等参数，分析当量比、氧浓度对燃烧过程中火焰结构以及污染物排放的影响。相对于PPC而言，ODPP/OESC旋流燃烧通过稀氧部分预混、富氧补燃的方式调节反应区的C/O空间浓度分布，有效的降低火焰燃烧温度，改善火焰稳定性，降低污染物CO、NO的生成量。本文重点分析了改变模拟过程中总体当量比、部分预混当量比以及稀、富氧浓度等参数对ODPP/OESC旋流燃烧过程的影响，研究发现：（1）随着总体当量比的降低，燃烧温度得到有效降低，并且NO、CO排放量小；（2）随着部分预混当量比的降低，火焰结构得到改善，燃烧温度分布更加均匀，NO、CO排放量单调递减；（3）随着稀氧浓

6、度的降低，NO和CO排放量均降低，且降低明显；（4）环形富氧侧氧浓度的改变主要影响NO的生成量，且富氧浓度越低NO生成量越小，但并不能降低CO排放量。综合良好工况，改变结构参数，即通过缩小环形富氧入口侧尺寸，减小速度梯度，有效的减小了热力型NO的生成量，且CO排放量升高不明显，有利于降低污染物排放。并对燃烧室局部网格进行进一步细化，有效捕捉到火焰面的褶皱情况以及观测大涡的破碎过程。综上所述，通过对ODPP/OESC旋流燃烧过程中燃料和氧化剂的分布进行合理调配，得到了最佳工况范围：部分预混当量比1.2，总体当量比0.7-0.8，稀氧浓度范围17%-18%。若环形富氧侧采用

7、给定富氧浓度则需选定低富氧浓度22%。关键词：稀氧部分预混/富氧补燃数值模拟浓度分布火焰结构NO稀氧部分预混/富氧补燃（ODPP/OESC）旋流燃烧数值模拟ABSTRACTInthispaper,basedontheFLUENTofCFDsoftware,theestablishmentofreasonablemathematicalandphysicalmodelswasestablishedforthenumericalsimulationofoxygendilutedpartiallypremixed/oxygenenricheds