本生灯法测量层流预混火焰传播速度的数值模拟研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的

燃烧在日常生活和工业生产中应用十分广泛，研究燃烧机理对于社会安全和节能减排有着重要的意义。其中，层流预混燃烧火焰是常见的燃烧现象，人们对燃烧的研究也是从层流燃烧开始的，许多湍流火焰理论正是基于对层流火焰的认识而提出的。研究层流预混火焰不仅可以加深对预混燃烧特性的认识，而且能够为复杂燃烧现象提供基础的理论依据。

近年来，我国经济迅速发展，能源的消耗日益增加。作为清洁能源和经济实惠的优质燃料，天然气的有效利用也逐渐得到人们的重视。随着天然气工业的高度发展以及国家对“煤改气”战略的深入推进, 我国对天然气的需求将会越来越高，天然气有良好发展前景。层流火焰传播速度是衡量可燃物燃烧特性的主要参数,它反映了可燃混合物的化学反应速度、燃料的活化能和在指定介质中的放热特性等。由于天然气的主要成分为甲烷，研究甲烷-空气层流预混火焰传播速度有助于高效、合理地利用燃料和减少污染物的排放。目前，测量层流预混火焰传播速度的方法主要有管内火焰法、本生灯火焰法和球形火焰法。其中，本生灯火焰法简单易行，是试验中测量层流火焰传播速度最常用的方法。本文的目的就是基于fluent软件，构建本生灯计算模型，通过多步化学反应机理模拟甲烷与空气在不同混合比下的预混火焰形态，计算层流预混火焰传播速度。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究（设计）的基本内容

现今用于数值计算的模型有很多, 例如phoenics,cfx, star-cd, fidap等软件, fluent相对其他软件有非常灵活的网格特性, 更加全面, 实用性更广。本文基于fluent软件构建本生灯二维层流计算模型，计算不同燃料空气比下甲烷/空气层流预混火焰传播速度。

1）学习燃烧的数值模拟方法和利用本生灯测量层流预混火焰传播速度的方法。

3. 研究计划与安排

（1）第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告。

（2）第4-6周：确定研究方法，完成外文文献翻译，交指导老师审阅。

（3）第7周：修改开题报告、毕业论文大纲、英文翻译，并定稿上交指导老师处。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 胡悦,谭建国,吕良. 甲烷-空气二维预混火焰中化学发光测量放热率的数值模拟与实验研究[c]. 中国航天第三专业信息网、中国科协航空发动机产学联合体（筹）.中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议论文集——s08含能燃料及推进剂相关技术.中国航天第三专业信息网、中国科协航空发动机产学联合体（筹）:中国航天第三专业信息网,2019:13-24.

2. 胡贤忠. ch_4在o_2/co_2气氛下燃烧特性的研究[d].东北大学,2017.

3. 朱清华. 水蒸气对扩散火焰烟黑生成影响及火焰烟黑浓度检测研究[d].武汉理工大学,2016.

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