多孔介質(zhì)中燃燒的孔隙尺度模擬

目錄
序
前言
第1章 導(dǎo)論 1
1.1 多孔介質(zhì)與多孔介質(zhì)中燃燒分類 1
1.2 多孔介質(zhì)中燃燒的數(shù)值研究 7
1.3 孔隙尺度模擬的必要性、主要過(guò)程與簡(jiǎn)化方法 10
1.3.1 必要性 10
1.3.2 主要過(guò)程與簡(jiǎn)化方法 10
參考文獻(xiàn) 13
第2章 穩(wěn)態(tài)燃燒非平衡特性的二維數(shù)值研究 20
2.1 引言 20
2.2 兩層多孔介質(zhì)燃燒器內(nèi)熱非平衡特性的孔隙尺度研究 21
2.2.1 物理模型 21
2.2.2 控制方程與邊界條件 23
2.2.3 網(wǎng)格、初始條件與求解 25
2.2.4 網(wǎng)格敏感性分析 25
2.2.5 模型驗(yàn)證 28
2.3 結(jié)果與討論 28
2.3.1 小球?qū)嵯禂?shù)的敏感性分析 28
2.3.2 組分、溫度與速度分布 31
2.3.3 入口流速對(duì)熱非平衡特性的影響 35
2.3.4 當(dāng)量比對(duì)熱非平衡特性的影響 37
2.3.5 燃燒器內(nèi)壓力損失 38
2.4 本章小結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 40
第3章 富燃料多孔介質(zhì)中制取合成氣的孔隙尺度模擬 42
3.1 引言 42
3.2 富燃料多孔介質(zhì)中制取合成氣的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理敏感性分析 44
3.2.1 物理模型 45
3.2.2 數(shù)學(xué)模型 45
3.2.3 結(jié)果與討論 48
3.3 富燃料多孔介質(zhì)中制取合成氣的二維孔隙尺度模擬 58
3.3.1 物理模型 58
3.3.2 數(shù)學(xué)模型 60
3.3.3 結(jié)果與討論 64
3.4 富燃料多孔介質(zhì)中制取氫氣的三維孔隙尺度模擬 70
3.4.1 物理模型、數(shù)學(xué)模型和求解 70
3.4.2 結(jié)果與討論 73
3.5 本章小結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 82
第4章 多孔介質(zhì)內(nèi)非穩(wěn)態(tài)燃燒孔隙尺度二維數(shù)值模擬 85
4.1 引言 85
4.2 數(shù)值模擬 89
4.2.1 物理模型 89
4.2.2 數(shù)學(xué)模型 91
4.3 結(jié)果與討論 92
4.3.1 模型驗(yàn)證 92
4.3.2 溫度、化學(xué)反應(yīng)速度與組分質(zhì)量分?jǐn)?shù) 93
4.3.3 當(dāng)量比對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響 95
4.3.4 入口流速對(duì)非平衡特性的影響 96
4.3.5 當(dāng)量比對(duì)非平衡特性的影響 99
4.4 本章小結(jié) 102
參考文獻(xiàn) 102
第5章 低速過(guò)濾燃燒非平衡特性的三維孔隙尺度研究 104
5.1 引言 104
5.2 物理模型 105
5.3 數(shù)學(xué)模型 107
5.3.1 一維體積平均法控制方程組 107
5.3.2 三維結(jié)構(gòu)化填充床數(shù)學(xué)模型 109
5.3.3 三維隨機(jī)小球填充床數(shù)學(xué)模型 112
5.4 模型驗(yàn)證 115
5.5 結(jié)構(gòu)化填充床內(nèi)低速過(guò)濾燃燒非平衡特性研究 119
5.5.1 火焰區(qū)域組分、氣體速度、溫度和化學(xué)反應(yīng)速度分布 119
5.5.2 孔隙尺度結(jié)構(gòu)化填充床熱回流機(jī)制 124
5.5.3 基于均方根的氣體速度、熱非平衡特性定量研究 127
5.6 隨機(jī)填充床內(nèi)低速過(guò)濾燃燒非平衡特性研究 133
5.6.1 火焰區(qū)域組分、化學(xué)反應(yīng)速度等的分布 133
5.6.2 孔隙尺度隨機(jī)填充床熱回流機(jī)制 135
5.6.3 三維隨機(jī)小球填充床內(nèi)氣體溫度、速度的非平衡特性 137
5.6.4 三種模型計(jì)算時(shí)間對(duì)比分析 143
5.7 本章小結(jié) 144
參考文獻(xiàn) 145
第6章 高壓湍流過(guò)濾燃燒火焰特性的孔隙尺度研究 147
6.1 引言 147
6.2 湍流模型驗(yàn)證 148
6.2.1 幾何表征 148
6.2.2 流動(dòng)控制方程 149
6.2.3 邊界與初始條件 150
6.2.4 求解與評(píng)估 150
6.3 湍流過(guò)濾燃燒孔隙尺度研究 153
6.3.1 幾何體重構(gòu) 153
6.3.2 燃燒控制方程 154
6.3.3 初始條件 155
6.3.4 邊界條件 155
6.3.5 預(yù)求解 156
6.3.6 結(jié)果與討論 157
6.3.7 壓力脈動(dòng) 157
6.3.8 速度分布 159
6.3.9 溫度分布 160
6.3.10 火焰面與反應(yīng)度變量 162
6.4 本章小結(jié) 166
參考文獻(xiàn) 167
第7章 往復(fù)流多孔介質(zhì)燃燒器的穩(wěn)態(tài)模型與應(yīng)用的研究 169
7.1 引言 169
7.2 數(shù)值模型 171
7.2.1 物理模型 171
7.2.2 穩(wěn)態(tài)模型 172
7.3 模型驗(yàn)證 174
7.4 結(jié)果與討論 175
7.4.1 貧可燃極限下的溫度與組分分布 175
7.4.2 熱損失對(duì)貧可燃極限的影響 177
7.4.3 燃燒器長(zhǎng)度對(duì)貧可燃極限的影響 178
7.4.4 計(jì)算效率 178
7.5 穩(wěn)態(tài)模型應(yīng)用于燃料重整的研究 179
7.5.1 往復(fù)流多孔介質(zhì)內(nèi)燃料重整的研究進(jìn)展 179
7.5.2 數(shù)學(xué)模型與求解 180
7.5.3 應(yīng)用于燃料重整的穩(wěn)態(tài)模型驗(yàn)證 180
7.5.4 往復(fù)流多孔介質(zhì)內(nèi)燃料重整的燃燒特性研究 182
7.6 本章小結(jié) 186
參考文獻(xiàn) 187