多维热对冲燃烧器中粉状铁火焰的数值模拟
流体动力学
2022-12-21 v1
摘要
本文使用数值模型模拟了在多维热对冲燃烧器中稳定的粉状铁火焰，该模型由 Hazenberg 和 van Oijen (PCI, 2021) 开发的考虑非稳态效应的最先进模型扩展而来。将结果与可用的实验数据 (McRae 等, PCI, 2019) 进行了比较，包括粒子图像测速测量、直接火焰照片、流场速度以及不同铁和氧浓度下的火焰速度。比较表明，可以相当好地预测粒子动力学和火焰形状。流场速度和火焰速度在模拟与实验之间也显示出定量上的一致性。基于验证后的模拟结果，分析了不同氧化剂环境下的铁燃烧特性，包括热结构和多维效应。分析表明，在两种环境的中心轴上，铁颗粒都经历了从动力学控制区（直至点火）到扩散控制区（燃烧）的转变，且在火焰前沿处颗粒温度高于气体温度，这由 Damköhler 数所表征。对于热对冲燃烧器，存在多维效应，即温度和 Damköhler 数沿径向发生变化。
引用
@article{arxiv.2212.10226,
title = {Numerical modeling of pulverized iron flames in a multidimensional hot counterflow burner},
author = {Xu Wen and Arne Scholtissek and Jeroen van Oijen and Jeffery Bergthorson and Christian Hasse},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.10226},
year = {2022}
}