【摘 要】
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本文对(1-40)×105 Pa压力范围内CH4富氧燃烧层流同轴射流扩散火焰进行了数值研究,研究对象包含3种火焰：Flame 1为CH4/空气,Flame 2为CH4/70％N2和30％O2,Flame3为CH4/70％CO2和30％O2,其中氧化剂中的组分含量采用质量分数来表示.计算模型采用了基于GRI 3.0的骨干反应机理,该机理包含26种组分和163个不可逆反应,同时模型还考虑了CH4,H2
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本文对(1-40)×105 Pa压力范围内CH4富氧燃烧层流同轴射流扩散火焰进行了数值研究,研究对象包含3种火焰：Flame 1为CH4/空气,Flame 2为CH4/70％N2和30％O2,Flame3为CH4/70％CO2和30％O2,其中氧化剂中的组分含量采用质量分数来表示.计算模型采用了基于GRI 3.0的骨干反应机理,该机理包含26种组分和163个不可逆反应,同时模型还考虑了CH4,H2O,CO2,CO的辐射换热损失.计算结果与文献中已有实验结果吻合良好,能够准确预测高压富氧情况下的火焰温度,轮廓以及NO排放指数.相对于Flame 1这种常规CH4/空气燃烧,Flame 2和3两种富氧燃烧方式会使燃烧温度升高,火焰长度变短.Flame 2中NO的生成量大大增加,绝大部分NO是通过热力型NO途径形成,NO排放指数随压力的提高而增大.基元反应H+CO2 (≒)OH+CO使得Flame 3近燃烧器喷口处的CO浓度大大增加.提高压力,火焰温度先升高后降低,其中在5×105 Pa前温度升高速率最快.当压力大于3MPa后,Flame 1和2的温度开始降低.而对于Flame 3,温度降低所对应的压力约为2 MPa.随着压力的提高,火焰半径逐渐变小,火焰长度先增加后逐渐减小.提高环境压力促使火焰的卷吸能力增加,使CH4的燃烧速率增大.
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