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天然气轴向分级预混燃烧特性研究的任务书
任务书
课题名称：天然气轴向分级预混燃烧特性研究
研究背景
天然气作为清洁、可再生的能源在能源领域得到广泛应用，其在燃烧过程中可以大幅度减少氮氧化物、颗粒物等有害物质的排放。然而，由于其低热值及着火性能限制等问题，目前在高效、低排放燃烧技术方面仍存在一定的挑战。
预混燃烧技术是一种广泛采用的燃烧方式，其通过在燃气进入燃烧室前与空气充分混合，将燃气的着火和燃烧过程分离，从而实现低温燃烧和低氮氧化物排放的目的。随着先进燃烧技术的发展，针对预混燃烧技术的改进方法也层出不穷。轴向分级预混燃烧技术是一种新兴的多级预混燃烧技术，在提高燃烧效率的同时，也可以实现较低的氮氧化物排放。
研究意义
轴向分级预混燃烧技术的特点是燃气在不同程度的混合程度下分层燃烧，既可以提高燃烧效率，也可以降低氮氧化物排放。因此，对于该技术的研究有着十分重要的意义。
本课题旨在对天然气轴向分级预混燃烧技术进行深入探究，评估其燃烧特性，优化其燃烧效率及排放性能，为天然气的高效、低排放燃烧技术的发展提供重要的理论依据和技术支持。
研究内容
本课题主要研究内容包括：
1.轴向分级预混燃烧原理研究：通过分析轴向分级预混燃烧技术的工作原理，阐述其燃烧机理及燃烧过程中的特点。
2.燃烧性能评估：通过设计和制作轴向分级预混燃烧器，并进行实验燃烧测试，评估不同气氧比、混合程序和混合程度等因素对能量转化效率、氮氧化物排放和燃烧稳定性等的影响，为优化轴向分级预混燃烧技术提供基础数据。实验中需利用稳态燃烧器、自由火焰燃烧器等测试设备，并结合完整的燃烧模型进行分析。
3.燃烧过程数值模拟：借助CFD模拟软件，建立轴向分级预混燃烧器的数值模型，通过模拟不同的运行条件，大量研究轴向分级预混燃烧器的燃烧特性、气体流动特性、火焰形态等，对实验结果进行验证。
4.局部流场和火焰视觉化研究：通过激光流场测试及其他相关技术手段，结合高速摄像，进行轴向分级预混燃烧器局部流场和火焰形态的视觉化研究，为深度理解其燃烧机理提供更为详尽的分析和判断。
5.优化设计及其应用研究：结合前期研究成果，对轴向分级预混燃烧技术进行优化设计，提高燃烧效率和降低排放。并将其应用于工业实际需要，对其技术可行性和实用价值进行测试和验证。
研究计划及要求
1.研究周期：1年
2.研究人员：3人
3.研究计划：
任务内容|起止时间|负责人
-|-|-
1.研究方案论证和设计|第1-2个月|所有成员
2.实验测试和数据分析|第3-7个月|1、2成员
3.CFD数值模拟与计算结果分析|第5-9个月|2、3成员
4.火焰形态视觉化研究|第6-10个月|1、2成员
5.优化设计及应用研究|第8-12个月|所有成员
4.研究要求：
(1)建立完整的轴向分级预混燃烧模型，设计合适的实验参数，进行实验测试并分析数据。
(2)进行CFD数值模拟，对实验结果进行数值验证，深入研究轴向分级预混燃烧技术的燃烧机理。
(3)利用激光流场测试等技术手段，结合高速摄像，进行局部流场和火焰形态的视觉化研究。
(4)在实验、数值模拟和视觉化研究基础上，持续进行优化设计及其应用研究，提高燃烧效率和降低排放，进一步探究其优势和适用范围。
(5)研究成果撰写报告，并进行学术交流，提高研究成果的传播效果。
预期成果
1.获得天然气轴向分级预混燃烧器的燃烧特性、气体流动特性和火焰形态等方面的深入理解，为轴向分级预混燃烧技术的研究提供一定的理论支持。
2.优化天然气轴向分级预混燃烧器的结构和参数设置，提高其燃烧效率并降低排放，为天然气高效、低排放燃烧技术的研究提供思路。
3.发表高水平学术论文，提高研究团队及本单位学术水平。
4.为天然气的高效、低排放利用提供技术支持，为工业界应用提供参考和借鉴。