微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟

来源：机械工程学报杂志2015年第18期北京时间：

作者：许艺鸣, 单春贤, 唐爱坤, 潘剑锋, 侯智勇, 邬迪

单位：江苏大学能源与动力工程学院 镇江 212013

摘要：为改善甲烷在平板式微型燃烧器内的燃烧特性，对掺氢甲烷的预混合燃烧过程进行二维数值模拟，研究不同掺氢比及不同通道高度下混合燃料的燃烧规律。结果表明，在当量比为0.8的条件下，氢气的掺入具有稳定火焰和提高混合燃料可燃流速的作用；在掺氢比为5%～25%的范围内，随着掺氢比的增大，火焰锋面逐渐前移，掺氢比每增加5%，火焰最高温度平均可升高101 K；反应中OH的摩尔分数将随氢气的增多而升高，但CO2的摩尔分数随掺氢比的增大反而减少，CO2生成率呈现先缓慢升高后急剧下降的趋势。此外，氢气的加入很好地解决了甲烷难以在小于2.5 mm的通道高度内燃烧的缺陷，通道高度从3 mm递减到1 mm，相应的CO2生成率逐渐减少；通道高度为4 mm时，火焰中心温度达到最大的2 260 K，其出口处的CO2摩尔分数低于另外三组通道高度的值。

关键词：CO2生成率,OH摩尔分数,掺氢甲烷,通道高度,微型燃烧器,稳定火焰；

基金资助：国家自然科学基金(50126066、51376082)、中国博士后科学基金 (2014M551514)、江苏省基础研究计划(BK20131253)、江苏高校优势学科建设工程、江苏大学高级专业人才科研启动基金 (11JDG139)和江苏大学研究生创新计划(1291130027)资助项目。