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【2h】

Control of the structure and sooting characteristics of a coflow laminar methane/air diffusion flame using a central air jet: An experimental and numerical study

机译：使用中央空气喷嘴控制同流层流甲烷/空气扩散火焰的结构和烟so特性的实验和数值研究

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摘要

Multi-port co-annular burners are widely used in practice to achieve low NOx and soot emissions from combustion devices. However, there is lack of fundamental studies on the structure and flame regime under different flow conditions. A conventional laminar axisymmetric coflow diffusion flame burner was modified by introducing a central air jet inside the fuel tube to investigate how the central air jet velocity affects the structure and sooting characteristics of a coflow methane/air diffusion flame. The modified burner produces a double flame structure: an inner inverse diffusion flame or an inner partially premixed flame and an outer normal diffusion flame. Experiments were conducted to observe the effect of the central air jet velocity on the appearance of the flame. At a given and relatively low central air jet flow rate the inner flame can be either a partially premixed one or an inverse diffusion one, depending on how the central air jet flow rate is adjusted. The overall flame structure and sooting characteristics can be controlled effectively by varying the flow rate of the central air jet. Detailed numerical calculations were conducted using GRI-Mech 3.0 without the NOx chemistry and a simplified soot model. Numerical results reproduce the experimental observations and provide detailed information on the flow field, temperature, and species concentration distributions. The central air jet is an effective aerodynamic means to control the flame size, structure, and sooting characteristics.
机译：在实践中，多端口共环形燃烧器被广泛使用，以实现燃烧设备的低NOx和烟尘排放。但是，缺乏对不同流动条件下的结构和火焰状态的基础研究。常规的层状轴对称同流扩散火焰燃烧器通过在燃料管内部引入中心空气喷嘴进行了改进，以研究中心空气喷嘴速度如何影响同流甲烷/空气扩散火焰的结构和烟so特性。改进的燃烧器产生双重火焰结构：内部反向扩散火焰或内部部分预混火焰和外部正常扩散火焰。进行实验以观察中心喷气速度对火焰外观的影响。在给定且相对较低的中央喷气流量下，内部火焰可以是部分预混合的火焰，也可以是逆扩散火焰，这取决于中央喷气流量的调节方式。通过改变中央空气射流的流速，可以有效地控制整个火焰结构和烟ot特性。使用不带NOx化学物质的GRI-Mech 3.0和简化的烟灰模型进行了详细的数值计算。数值结果再现了实验观察结果，并提供了有关流场，温度和物种浓度分布的详细信息。中央空气喷嘴是控制火焰大小，结构和烟so特性的有效空气动力学手段。

著录项

  • 作者

    Liu, F.; Smallwood, G. J.;

  • 作者单位
  • 年度 2011
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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