碳氢燃料超声速燃烧化学反应数值计算

admin · 发表于 2023-9-20 15:50:35

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本文对超声速流动条件下碳氢燃料的燃烧过程进行了研究，首先发展和编写了通用多步多组分化学反应计算程序，并用它进行了燃烧数值模拟。程序采用充分搅拌混合反应器模型，EBU湍流燃烧模型来估算化学反应速率，基于详细的化学反应机理。验证性算例与若干文献中的实验数据和目前成熟的大型化学反应计算软件Chemkin的计算结果相对比，本文程序所计算的温度分布、燃料摩尔浓度分布均与其十分接近，使程序的可靠性得到了基本验证。对 C6H16/空气、 CH4/空气、CH4-H2/空气的燃烧过程进行了数值模拟，得出了各种当量比下温度及重要组分的摩尔浓度分布，从摩尔浓度、温度和当量比进行分析，结果较为满意。从点火极限、混合气存留时间、燃烧室体积等方面研究了不同燃料，不同余气系数对于燃烧室点火特性及稳定燃烧范围的影响。要使燃烧稳定，燃烧室体积存在上下限，但可以通过改变燃料热值或流率来拓宽这个范围；并且燃烧室体积越大，所需的点火温度和压力就越小。根据反应机理中关于反应中几个重要过程的描述，从计算结果中验证了主要反应中几种互相关联影响的组分之间的依存关系。在超燃条件下通过加氢改变燃料的点火特性和稳定燃烧范围，计算表明在相同条件下加氢燃料比别的燃料更容易点火，并且有更宽广的稳定燃烧条件范围，这点对于超燃实验有参考价值。

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