基于Damk_hler數的層流擴散火焰抑制評價數值模擬.pdf

1、現(xiàn)實火災場景中會涉及多種燃料的混合燃燒，燃料種類的多樣化導致了燃燒過程的復雜化，燃燒過程中包含了熱力學、化學動力學、流體力學和輸運現(xiàn)象。燃燒問題是多尺度的，在預混燃燒中不同反應的化學時間尺度存在十分巨大的差異;而在擴散燃燒中同時存在著化學反應時間尺度和混合時間尺度，化學作用和擴散作用相互耦合。數值模擬方法在研究實驗中難以測量的燃燒中的微觀變化有著獨特的優(yōu)勢。因此，使用計算機數值模擬方法研究混合燃料的預混火焰結構和擴散火焰中化學與混合的耦

2、合作用，對于全面了解燃燒進程有著十分重要的意義。
　　本文采用化學動力學數值模擬，對混合燃料的預混火焰結構及燃燒特性進行研究，分析混合比率對點火延遲時間、火焰厚度、層流燃燒速度、化學反應滯留時間及組分分布情況的影響。以乙醇/氫氣/空氣混合氣體為研究對象進行數值模擬，研究發(fā)現(xiàn)一定程度上氫氣含量的增加能夠縮短混合氣體的點火延遲時間，并且氫氣對點火延遲時間的影響隨著溫度的升高而逐漸減小。隨著混合比率的增大，層流燃燒速度增大，并且在混合比

3、率大于0.4時顯著增大?；鹧婧穸燃盎瘜W反應滯留時間隨氫氣增加而逐漸減小，氫氣含量增加能夠明顯改善燃料在貧燃情況下的燃燒特性。此外，進一步分析組分分布情況得知氫氣添加使火焰中H、O、OH自由基濃度峰值增大，并且H+O+OH濃度峰值與層流燃燒速度存在線性關系。
　　為研究擴散火焰中化學與混合的耦合作用，本文提出基于Darnk(o)hler數的滅火添加劑火焰抑制效果評價的思路，選擇詳細機理較簡單的氫氣進行二維軸對稱同向流擴散火焰的模擬，

4、旨在通過分析Damk(o)hler數的變化研究滅火添加劑的擴散作用及化學作用對火焰抑制效果的影響。通過對未添加及添加1％的Br2對氫氣預混火焰和同向流擴散火焰的影響進行數值模擬，研究滅火添加劑對溫度及主要自由基的影響，并在擴散火焰中通過層流火焰理論計算兩種火焰的化學特征時間及混合特征時間得到Damk(o)hler數，提出基于滅火添加劑的標量耗散率，研究滅火添加劑的擴散作用及化學作用對氫氣同向流擴散火焰的影響。研究發(fā)現(xiàn)滅火添加劑的火焰抑制