前驱物与辐射对湍流扩散火焰中 soot 生成的影响
流体动力学
2021-02-23 v1
摘要
本文使用 ANSYS FLUENT 并考虑两种不同的 soot 成核方法，研究了 Delft 火焰 III（一种燃烧天然气/空气、由引燃器稳定的湍流扩散火焰）中的 soot 生成。第一种方法中 soot 成核基于乙炔的生成速率，而第二种方法考虑两环和三环芳烃的生成速率来描述 soot 成核 [1]。为描述成核、凝聚、表面生长和氧化过程，求解了 soot 质量分数和自由基核浓度的输运方程。湍流-化学反应相互作用和 soot 前驱物由稳态层流火焰面模型（SLFM）描述。使用 GRI 3.0 [2] 和 POLIMI [3] 两种化学机理来表示物种浓度对 soot 生成的影响。基于非灰体建模方法并考虑四种虚拟气体，将介质辐射特性纳入其中；采用灰气体加权求和（WSGGM）方法来模拟吸收系数。soot 对辐射传递的影响以介质的有效吸收系数来建模。采用关于归一化温度的 beta 概率密度函数（\b{eta}-PDF）来描述湍流对 soot 生成的影响。结果清楚地阐明了辐射和物种浓度对 soot 体积分数预测的强大影响。由于 soot 导致辐射热损失增加，火焰温度略有下降。乙烯的加入比苯与乙烯两者的加入协同效应更小。两种情况对 soot 的成核影响均较小。soot 体积分数随 soot-湍流相互作用的增加而增加，这与 DNS 预测一致。
引用
@article{arxiv.2102.11060,
title = {Effect of Precursors and Radiation on Soot Formation in Turbulent Diffusion Flame},
author = {Manedhar Reddy B and Ashoke De and Rakesh Yadav},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11060},
year = {2021}
}