《三股射流系統中二維非穩態火焰面/過程變數模型研究》是依託中國科學院力學研究所，由張健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三股射流系統中二維非穩態火焰面/過程變數模型研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張健
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
三股射流燃燒系統是一類先進的高效低污染燃燒技術的核心單元，由燃料流、熱產物循環流和空氣流組成。目前大多數燃燒模型是在單個混合分數基礎上發展的一維燃燒模型，很難模擬三股射流的相互作用，因此本項目將原來的一維模型在混合分數空間上進行擴展，提出了一種全新的二維非穩態火焰面/過程變數模型。該模型能夠描述三股射流系統中反應物的混合過程和反應過程，反映非穩態燃燒的特性，可用於模擬三股射流系統中的多種複雜燃燒現象。本項目將結合大渦模擬方法對三股射流系統中自點火穩定的抬升火焰、無焰燃燒穩定的抬升火焰，以及無焰燃燒穩定的抬升火焰到自點火穩定的抬升火焰的轉變進行模擬，完善和全面驗證本項目建立的二維非穩態/過程變數模型。本項目的研究既是湍流燃燒模型研究的創新也是對複雜湍流燃燒現象的全面模擬，無論對於火焰穩定機制的理解，還是先進的高效低污染燃燒技術的發展都具有重要意義。
結題摘要
三股射流燃燒系統是目前比較先進的高效低污染燃燒技術的核心單元，根據不同的實際需要，既可以採用燃料流、熱產物循環流和空氣流，也可以採用燃料流，稀釋空氣流和空氣流。三股射流的組分變化會形成各種各樣的燃燒效果，因此數值模擬是三股射流燃燒系統設計的關鍵環節，而數值模擬的核心問題就是三股射流的湍流燃燒模型。在本項目中，我們建立了混合分數空間的二元火焰面模型，並在三股流動系統中進行了數值驗證；針對三股流動的複雜混合特性，我們研究了小尺度標量的混合；分析了標量入口邊界條件對湍流射流火焰抬升行為的影響；對點火的瞬態過程這一典型的非穩態燃燒過程進行了模擬並對其進行定量表征；完成了過渡火焰與抬升火焰的模擬和穩定機制的研究。結果包括：建立了雙守恆標量的二元火焰面模型；發現了小尺度標量混合的雙峰分布特徵，這是標量混合的一種固有特性，與標量的ramp-cliff結構有關；火焰抬升的敏感程度與Da數有關，Da數較大的火焰，不容易形成抬升，而Da數小的火焰則很容易抬升；鈍體燃燒器點火過程可以用組分定量表征出四個階段：點火源衰減、點火觸發、點火核生成和點火成功，符合人們對點火物理過程的一般性認識；抬升火焰由自點火過程穩定，過渡火焰由部分預混燃燒穩定，發現了完全不同的火焰穩定機制。上述研究既有對湍流燃燒模型研究的創新，也有對複雜湍流燃燒現象的深入認識，對發展先進的高效低污染燃燒技術具有重要的意義。
