序贯燃烧室中富氢甲烷点火与燃烧的数值研究
流体动力学
2022-09-19 v1
摘要
本文采用大涡模拟（LES）在常压下对序贯燃烧室第二级中纯CH4燃料以及质量比24:1的CH4/H2燃料混合物的点火与燃烧行为进行了数值研究。纯CH4燃料形成由序贯燃烧室入口附近发展的热气体再循环区锚定的湍流传播火焰。相反，CH4/H2燃料导致燃烧过程的剧烈变化，在主火焰刷上游产生多个自点火核。化学爆炸模式分析表明，当添加H2时，燃烧室内的火焰稳定受到自点火化学的强力支撑。燃料分解路径分析强调，从第一级火焰对流而来的自由基（特别是OH）诱导了快速的燃料分解，并引起反应性增强，从而导致序贯火焰上游的自点火。这种行为受到到达第二级的流场中相对较大质量分数的OH自由基的促进，其质量分数约为化学平衡时的一个数量级。通过额外的LES证明了非平衡贫燃空气对点火行为的重要性，该模拟在人为施加平衡条件时仅形成微弱的自点火核。因此得出结论，影响贫燃流趋向化学平衡弛豫的参数可能对采用不同H2掺混比例的序贯燃烧室的可运行性具有重要影响。
引用
@article{arxiv.2209.07783,
title = {Numerical study of ignition and combustion of hydrogen-enriched methane in a sequential combustor},
author = {Matteo Impagnatiello and Quentin Malé and Nicolas Noiray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.07783},
year = {2022}
}