微细直管内甲烷燃烧的数值模拟研究.pdfVIP

幸 热能工程 《工业加热 第37卷2008年第3期 微细直管内甲烷燃烧的数值模拟研究 邵 敏，刘向军 (北京科技大学 热能工程系，北京 100083) 摘要：采用计算流体力学方法对二维微细直管内甲烷和空气的预混燃烧进行了数值模拟，研究了燃烧器尺寸、壁面导热系数、对流 换热系数、壁面厚度以及粗糙度对于燃烧的影响。模拟结果显示，燃烧器内径的变化、壁面导热系数、对流换热系数和壁面厚度的 变化影响了热量在壁面内的传递和流体内径向温度的传递，使得燃料点燃和燃烧稳定性受到影响，甚至导致燃烧停止。壁面粗糙度 增加了燃烧器内流体的扰动，增强了流体与壁面和流体内的换热，导致燃烧稳定性受到影响。模拟结果为设计和开发高效稳定的燃 烧器提供了参考。 关键词：微尺度燃烧；数值模拟；粗糙度 中图分类号：TF055；0242．1意 文献标志码：A 文章编号：1002-1639(2008)03—0013．04 Numerical Simulation of Methane Combustion in Micro Pipes SHAO Min，LIU Xiang-jun (Department ofThermal Engineering，University ofScience and Technology Beijing，Beijng，100083，China) Abstract：A computational fluid dynamics was employed to calculate the combustion ofpremixed methane-air in the two．dimensional micro． scale tube．The effects ofmicrobumer dimensions，heat conductivity and thickness ofwaU，extemal heat losses and wall roughness on com． bustion characteristics were studied．The results of simulation indicated that combustor dimensions，heat conductivity and thickness ofwall， extemal heat losses affected the axial heat transfer inside the wall，radial beat tranfer in the fluid，fuel ignition and stability flam e，further, induce flame extinction．WaU roughness enhanced fluid disorder and heat exchange between fluid and wal1．influenced combustion stability． These results offer some references for designing the high e衔ciency and stability combustor． Kev words：micro—scale；combustion；numerical simulation；roughness 随着便携式电子产品和微型机电系统MEMS(Micro 的影响，并进一步分析了壁面粗糙度对于燃烧状况的影响。 electro Mechanical System)的迅速发展，对高能量密度电 1 研究对象 源的需求持续增长n]。以碳氢化合物为燃料的微能源系统 具有能量密度高、价格低廉、保存期限长、能够提供稳 本文以二维直管燃烧器为