湍流扩散火焰中氮氧化物排放的数值研究.pdf

第５６卷第２期化工学报Ｖｏｌ．５６Ｎｏ．２２００５年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００５檭檭殐檭檭檭檭殐殐檭檭檭檭殐檭檭研究论文湍流扩散火焰中氮氧化物排放的数值研究王海峰陈义良（中国科学技术大学热科学和能源工程系安徽合肥２３００２７）摘要：对一系列具有不同Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数的湍流甲烷射流扩散火焰中氮氧化物的排放进行了数值模拟以考察湍流对氮氧化物排放的影响．采用一个双尺度的犽ε湍流模型计算速度场将概率密度函数（ＰＤＦ）方法和Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ火焰面模型相结合求解标量场燃料甲烷的氧化过程和氮氧化物的生成过程采用详细的ＧＲＩＭｅｃｈ３．０机理描述．将氮氧化物的计算结果和实验数据进行了比较并探讨了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数、标量耗散和火焰面时间对氮氧化物排放的影响．发现计算结果和实验数据符合较好计算模型正确预测了氮氧化物的生成量随着Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数的增加而减少的趋势．关键词：湍流扩散火焰；氮氧化物；双尺度犽ε湍流模型；ＰＤＦ方法；Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ火焰面模型中图分类号：Ｖ２３１．２文献标识码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２００５）０２－０２０９－０６犖狌犿犲狉犻犮犪犾犻狀狏犲狊狋犻犵犪狋犻狅狀狅犳狀犻狋狉狅犵犲狀狅狓犻犱犲狊犲犿犻狊狊犻狅狀犳狉狅犿狋狌狉犫狌犾犲狀狋狀狅狀狆狉犲犿犻狓犲犱犳犾犪犿犲狊犠犃犖犌犎犪犻犳犲狀犵犆犎犈犖犢犻犾犻犪狀犵（犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犜犺犲狉犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀犲狉犵狔犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔狅犳犆犺犻狀犪犎犲犳犲犻２３００２７犃狀犺狌犻犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＮｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍａｓｅｒｉｅｓｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｔｍｅｔｈａｎｅｊｅｔｎｏｎｐｒｅｍｉｘｅｄｆｌａｍｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｗａｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ．Ａｔｗｏｓｃａｌｅ犽εｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＰＤＦ）ｍｅｔｈｏｄｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅＬａｇｒａｎｇｉａｎｆｌａｍｅｌｅｔｍｏｄｅｌｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔｓｃａｌａｒｆｉｅｌｄｓ．ＤｅｔａｉｌｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍＧＲＩＭｅｃｈ３．０ｗａｓｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ＴｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｍａｄｅａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＲｅｙｎｏｌｄｓｎｕｍｂｅｒｓｃａｌａｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｎｄｆｌａｍｅｌｅｔｔｉｍｅｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｔｒｅｎｄｔｈａｔ