1。2研究现状 2

        1。2。1湍流预混火焰的研究现状 2

        1。2。2湍流扩散火焰的研究现状 4

     1。3本文主要研究内容及章节安排 5

第二章 直接数值模拟方法 7

     2。1 FDS软件简介 7

     2。2控制方程 7

     2。3直接数值模拟的控制运输系数 8

     2。4数值方法 9

     2。5燃烧模型 9

     2。6求解过程 10

     2。7本章小结 11

第三章 物理模型的建立 12

     3。1物理模型 12

     3。2网格划分 12

     3。3火源设置 13

     3。4边界设置 13

     3。5本章小结 13

第四章 甲烷燃烧火焰反应羽流的计算结果与分析 15

     4。1密度场分析 15

     4。2温度场分析 17

     4。3速度场分析 24

     4。4单位面积热释放率 27

     4。5甲烷燃烧质量分数 30

结论 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1。1 研究目的及意义

甲烷在自然界中是常见的气体，也是天然气、沼气等的主要成分。甲烷是一种优质的燃料，其充分燃烧生成水和二氧化碳，对环境污染较少。因此甲烷作为清洁能源，被广泛应用于生产生活等各个领域。论文网

甲烷最主要的化学反应就是燃烧，研究甲烷燃烧的意义十分明显。一般而言，燃烧主要发生在气相当中，我们把气相状态下发生燃烧的外部表现称为火焰。火焰传播中较为常见的一种方式为湍流燃烧，在这种燃烧过程中，湍流流动过程和化学反应过程有着强烈的相互关联和相互影响。湍流通过强化混合而影响时平均化学反应速率，而化学反应放热过程又影响湍流。合理考虑湍流与复杂化学反应的相互作用，对于湍流燃烧及其污染物生成的模拟以及发展高效能低污染的燃烧技术具有重要意义。

火焰一般分为两种，射流火焰和浮力控制火焰。在燃烧火焰中，通常把火源上方的火焰和燃烧以后生成的烟气流动称为火焰羽流。火焰燃烧可以分为两部分，一个是靠近火源在火源上方区域形成的不间断的火焰，另一个是往上一段距离所出现的间断火焰。在以往火焰羽流的研究中，把火源上方不间断的火焰区域称为连续火焰区域，上方间断出现火焰的区域称为间歇火焰区域。火焰燃烧的上方是烟气的羽流区域，一般是通过浮力来控制烟气羽流区的全部流动，所以也把它称为浮力羽流区域。所以火焰羽流结构分为连续火焰、间歇火焰和浮力羽流三个部分。在一定燃烧的条件下，燃料的质量损失率和燃烧所需要的空气量是一定的，所以在某一特定高度的羽流，其质量流率主要由羽流对于周围环境中空气的卷吸能力决定。火焰羽流是通过浮力所产生的，它和火源的热释放率的大小密切相关，具有较强的湍流性质，火焰羽流向上运动进行质量和能量的传递。