多孔介質中燃燒的孔隙尺度模擬

目錄
序
前言
第1章 導論 1
1.1 多孔介質與多孔介質中燃燒分類 1
1.2 多孔介質中燃燒的數(shù)值研究 7
1.3 孔隙尺度模擬的必要性、主要過程與簡化方法 10
1.3.1 必要性 10
1.3.2 主要過程與簡化方法 10
參考文獻 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 兩層多孔介質燃燒器內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 模型驗證 28
2.3 結果與討論 28
2.3.1 小球導熱系數(shù)的敏感性分析 28
2.3.2 組分、溫度與速度分布 31
2.3.3 入口流速對熱非平衡特性的影響 35
2.3.4 當量比對熱非平衡特性的影響 37
2.3.5 燃燒器內壓力損失 38
2.4 本章小結 39
參考文獻 40
第3章 富燃料多孔介質中制取合成氣的孔隙尺度模擬 42
3.1 引言 42
3.2 富燃料多孔介質中制取合成氣的化學反應機理敏感性分析 44
3.2.1 物理模型 45
3.2.2 數(shù)學模型 45
3.2.3 結果與討論 48
3.3 富燃料多孔介質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)學模型 60
3.3.3 結果與討論 64
3.4 富燃料多孔介質中制取氫氣的三維孔隙尺度模擬 70
3.4.1 物理模型、數(shù)學模型和求解 70
3.4.2 結果與討論 73
3.5 本章小結 81
參考文獻 82
第4章 多孔介質內非穩(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)學模型 91
4.3 結果與討論 92
4.3.1 模型驗證 92
4.3.2 溫度、化學反應速度與組分質量分數(shù) 93
4.3.3 當量比對化學反應速度的影響 95
4.3.4 入口流速對非平衡特性的影響 96
4.3.5 當量比對非平衡特性的影響 99
4.4 本章小結 102
參考文獻 102
第5章 低速過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 三維結構化填充床數(shù)學模型 109
5.3.3 三維隨機小球填充床數(shù)學模型 112
5.4 模型驗證 115
5.5 結構化填充床內低速過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、溫度和化學反應速度分布 119
5.5.2 孔隙尺度結構化填充床熱回流機制 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 隨機填充床內低速過濾燃燒非平衡特性研究 133
5.6.1 火焰區(qū)域組分、化學反應速度等的分布 133
5.6.2 孔隙尺度隨機填充床熱回流機制 135
5.6.3 三維隨機小球填充床內氣體溫度、速度的非平衡特性 137
5.6.4 三種模型計算時間對比分析 143
5.7 本章小結 144
參考文獻 145
第6章 高壓湍流過濾燃燒火焰特性的孔隙尺度研究 147
6.1 引言 147
6.2 湍流模型驗證 148
6.2.1 幾何表征 148
6.2.2 流動控制方程 149
6.2.3 邊界與初始條件 150
6.2.4 求解與評估 150
6.3 湍流過濾燃燒孔隙尺度研究 153
6.3.1 幾何體重構 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 預求解 156
6.3.6 結果與討論 157
6.3.7 壓力脈動 157
6.3.8 速度分布 159
6.3.9 溫度分布 160
6.3.10 火焰面與反應度變量 162
6.4 本章小結 166
參考文獻 167
第7章 往復流多孔介質燃燒器的穩(wěn)態(tài)模型與應用的研究 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 模型驗證 174
7.4 結果與討論 175
7.4.1 貧可燃極限下的溫度與組分分布 175
7.4.2 熱損失對貧可燃極限的影響 177
7.4.3 燃燒器長度對貧可燃極限的影響 178
7.4.4 計算效率 178
7.5 穩(wěn)態(tài)模型應用于燃料重整的研究 179
7.5.1 往復流多孔介質內燃料重整的研究進展 179
7.5.2 數(shù)學模型與求解 180
7.5.3 應用于燃料重整的穩(wěn)態(tài)模型驗證 180
7.5.4 往復流多孔介質內燃料重整的燃燒特性研究 182
7.6 本章小結 186
參考文獻 187