NH3_CH4混合燃料层流火焰速度的数值分析及其反应机理的优化.pdfVIP

SustainableEnergy可持续能源,2024,14(1),1-20

PublishedOnlineFebruary2024inHans./journal/se

/10.12677/se.2024.141001

NH/CH混合燃料层流火焰速度的数值分析及

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其反应机理的优化

王津铭，王景甫，陈颖，陈纪全

北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，北京

收稿日期：2024年1月21日；录用日期：2024年2月21日；发布日期：2024年2月29日

摘要

NH作为一种无碳燃料，且具有较长的应用历史、较高的市场成熟度和较完整的产业链，因此在推动全

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球低碳发展中具有很大的发展前景。为了解决NH在燃烧时火焰传播速度较慢的问题，可行的方法是将

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NH与CH混合燃烧。针对NH/CH混合燃烧的数值模拟研究时采用的反应机理比较多样且都存在相对误

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差的问题，对NH/CH混合燃料的层流燃烧速度进行模拟并通过反应灵敏度等方法分析了重要影响因素。

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结果表明燃料CH的添加可有效使NH的层流火焰速度线性增加，燃烧强度显著提升。同时发现层流火焰

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速度在很大程度上受火焰中自由基O、H、OH数量以及基元反应H+O=O+OH反应速率的影响，随

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CH加入火焰中的O、H、OH的摩尔分数也随之增大，因此进一步提高NH的层流火焰速度。此外通过敏

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感性分析以及火焰结构分析发现基元反应的参数设置是各个机理模拟产生差异的根本原因，因此本研究

基于模拟表现最好Okafor机理，根据其他常用机理的参数设置和实验数据形成了优化机理

Okafor-Modified，与实验结果的平均相对误差在10%内。

关键词

二元燃料NH/CH，层流燃烧速度，机理优化

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NumericalAnalysisofLaminarBurning

VelocityandOptimizationofReaction

MechanismofNH3/CH4MixedFuel

JinmingWang,JingfuWang,YingChen,JiquanChen

KeyLaboratoryofHeatTransferEnhancementandEnergyConservationofEducationMinistry,Beijing

UniversityofTechnology,Beijing

ststth

Received:Jan.21,2024;accepted:Feb.21,2024;published:Feb.29,2024

文章引用:王津铭,王景甫,陈颖,陈纪全.NH/CH混合燃料层流火焰速度的数值分析及其反应机理的优化[J].可持

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续能源,2024,14(1):1-20.DOI:10.12677/s