基于火焰面模型的液氨燃烧在时间演化混合层中的评估
流体动力学
2024-09-23 v1
摘要
液氨燃烧可通过与甲烷等小分子燃料共燃来增强，且由于液氨的饱和压力相对较低，会发生闪蒸蒸发。这些特性涉及多股燃料流、快速相变过程和强烈的热损失，给液氨燃烧的火焰面建模带来了挑战。为解决这些问题，本研究旨在评估基于火焰面的模型在湍流混合层中用于液氨燃烧的有效性。具体而言，开发并评估了扩展火焰面/进度变量模型、扩展火焰面生成流形模型和扩展混合模型。首先，进行了带有详细化学的三维点粒子直接数值模拟，其中湍流被完全解析，氨液滴通过拉格朗日方法描述，以研究液氨/甲烷共燃火焰的燃烧特性，并为火焰面建模提供最先进的验证数据。点粒子直接数值模拟结果揭示了液氨/甲烷共燃火焰的不同阶段。由于液氨的高潜热，相变过程引入了显著的热损失。随后，开发了基于火焰面的模型以考虑复杂的燃料流、快速相变过程和强烈的局部热损失。通过先验分析，将这些模型的预测与点粒子直接数值模拟结果进行比较，评估了它们的性能。先验结果表明，扩展火焰面生成流形模型优于扩展火焰面/进度变量模型和扩展混合模型。这种优越性能可归因于过热氨的快速闪蒸蒸发和充分混合，导致预混燃烧模式在液氨燃烧中占主导地位。
引用
@article{arxiv.2312.01665,
title = {Evaluation of flamelet-based models for liquid ammonia combustion in a temporally evolving mixing layer},
author = {Zhenhua An and Jiangkuan Xing and Abhishek Lakshman Pillai and Ryoichi Kurose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.01665},
year = {2024}
}