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多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟

多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟
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作者: 著 , 著 , 著
出版社: 科学出版社
2021-06
版次: 1
ISBN: 9787030689931
定价: 118.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 189页
分类: 自然科学
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  • 多孔介质中燃烧广泛存在于自然界与生产生活中，也是开发新型燃烧系统与节能环保设备的先进燃烧技术。《多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟》介绍著者团队近十年来在多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟的研究工作及成果。《多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟》共7章，包括导论、稳态燃烧非平衡特性的二维数值研究、富燃料多孔介质中制取合成气的孔隙尺度模拟、多孔介质内非稳态燃烧孔隙尺度二维数值模拟、低速过滤燃烧非平衡特性的三维孔隙尺度研究、高压湍流过滤燃烧火焰特性的孔隙尺度研究以及往复流多孔介质燃烧器的稳态模型与应用的研究。 目录 

    序 

    前言 

    第1章 导论 1 

    1.1 多孔介质与多孔介质中燃烧分类 1 

    1.2 多孔介质中燃烧的数值研究 7 

    1.3 孔隙尺度模拟的必要性、主要过程与简化方法 10 

    1.3.1 必要性 10 

    1.3.2 主要过程与简化方法 10 

    参考文献 13 

    第2章 稳态燃烧非平衡特性的二维数值研究 20 

    2.1 引言 20 

    2.2 两层多孔介质燃烧器内热非平衡特性的孔隙尺度研究 21 

    2.2.1 物理模型 21 

    2.2.2 控制方程与边界条件 23 

    2.2.3 网格、初始条件与求解 25 

    2.2.4 网格敏感性分析 25 

    2.2.5 模型验证 28 

    2.3 结果与讨论 28 

    2.3.1 小球导热系数的敏感性分析 28 

    2.3.2 组分、温度与速度分布 31 

    2.3.3 入口流速对热非平衡特性的影响 35 

    2.3.4 当量比对热非平衡特性的影响 37 

    2.3.5 燃烧器内压力损失 38 

    2.4 本章小结 39 

    参考文献 40 

    第3章 富燃料多孔介质中制取合成气的孔隙尺度模拟 42 

    3.1 引言 42 

    3.2 富燃料多孔介质中制取合成气的化学反应机理敏感性分析 44 

    3.2.1 物理模型 45 

    3.2.2 数学模型 45 

    3.2.3 结果与讨论 48 

    3.3 富燃料多孔介质中制取合成气的二维孔隙尺度模拟 58 

    3.3.1 物理模型 58 

    3.3.2 数学模型 60 

    3.3.3 结果与讨论 64 

    3.4 富燃料多孔介质中制取氢气的三维孔隙尺度模拟 70 

    3.4.1 物理模型、数学模型和求解 70 

    3.4.2 结果与讨论 73 

    3.5 本章小结 81 

    参考文献 82 

    第4章 多孔介质内非稳态燃烧孔隙尺度二维数值模拟 85 

    4.1 引言 85 

    4.2 数值模拟 89 

    4.2.1 物理模型 89 

    4.2.2 数学模型 91 

    4.3 结果与讨论 92 

    4.3.1 模型验证 92 

    4.3.2 温度、化学反应速度与组分质量分数 93 

    4.3.3 当量比对化学反应速度的影响 95 

    4.3.4 入口流速对非平衡特性的影响 96 

    4.3.5 当量比对非平衡特性的影响 99 

    4.4 本章小结 102 

    参考文献 102 

    第5章 低速过滤燃烧非平衡特性的三维孔隙尺度研究 104 

    5.1 引言 104 

    5.2 物理模型 105 

    5.3 数学模型 107 

    5.3.1 一维体积平均法控制方程组 107 

    5.3.2 三维结构化填充床数学模型 109 

    5.3.3 三维随机小球填充床数学模型 112 

    5.4 模型验证 115 

    5.5 结构化填充床内低速过滤燃烧非平衡特性研究 119 

    5.5.1 火焰区域组分、气体速度、温度和化学反应速度分布 119 

    5.5.2 孔隙尺度结构化填充床热回流机制 124 

    5.5.3 基于均方根的气体速度、热非平衡特性定量研究 127 

    5.6 随机填充床内低速过滤燃烧非平衡特性研究 133 

    5.6.1 火焰区域组分、化学反应速度等的分布 133 

    5.6.2 孔隙尺度随机填充床热回流机制 135 

    5.6.3 三维随机小球填充床内气体温度、速度的非平衡特性 137 

    5.6.4 三种模型计算时间对比分析 143 

    5.7 本章小结 144 

    参考文献 145 

    第6章 高压湍流过滤燃烧火焰特性的孔隙尺度研究 147 

    6.1 引言 147 

    6.2 湍流模型验证 148 

    6.2.1 几何表征 148 

    6.2.2 流动控制方程 149 

    6.2.3 边界与初始条件 150 

    6.2.4 求解与评估 150 

    6.3 湍流过滤燃烧孔隙尺度研究 153 

    6.3.1 几何体重构 153 

    6.3.2 燃烧控制方程 154 

    6.3.3 初始条件 155 

    6.3.4 边界条件 155 

    6.3.5 预求解 156 

    6.3.6 结果与讨论 157 

    6.3.7 压力脉动 157 

    6.3.8 速度分布 159 

    6.3.9 温度分布 160 

    6.3.10 火焰面与反应度变量 162 

    6.4 本章小结 166 

    参考文献 167 

    第7章 往复流多孔介质燃烧器的稳态模型与应用的研究 169 

    7.1 引言 169 

    7.2 数值模型 171 

    7.2.1 物理模型 171 

    7.2.2 稳态模型 172 

    7.3 模型验证 174 

    7.4 结果与讨论 175 

    7.4.1 贫可燃极限下的温度与组分分布 175 

    7.4.2 热损失对贫可燃极限的影响 177 

    7.4.3 燃烧器长度对贫可燃极限的影响 178 

    7.4.4 计算效率 178 

    7.5 稳态模型应用于燃料重整的研究 179 

    7.5.1 往复流多孔介质内燃料重整的研究进展 179 

    7.5.2 数学模型与求解 180 

    7.5.3 应用于燃料重整的稳态模型验证 180 

    7.5.4 往复流多孔介质内燃料重整的燃烧特性研究 182 

    7.6 本章小结 186 

    参考文献 187
  • 内容简介:
    多孔介质中燃烧广泛存在于自然界与生产生活中，也是开发新型燃烧系统与节能环保设备的先进燃烧技术。《多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟》介绍著者团队近十年来在多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟的研究工作及成果。《多孔介质中燃烧的孔隙尺度模拟》共7章，包括导论、稳态燃烧非平衡特性的二维数值研究、富燃料多孔介质中制取合成气的孔隙尺度模拟、多孔介质内非稳态燃烧孔隙尺度二维数值模拟、低速过滤燃烧非平衡特性的三维孔隙尺度研究、高压湍流过滤燃烧火焰特性的孔隙尺度研究以及往复流多孔介质燃烧器的稳态模型与应用的研究。
  • 目录:
    目录 

    序 

    前言 

    第1章 导论 1 

    1.1 多孔介质与多孔介质中燃烧分类 1 

    1.2 多孔介质中燃烧的数值研究 7 

    1.3 孔隙尺度模拟的必要性、主要过程与简化方法 10 

    1.3.1 必要性 10 

    1.3.2 主要过程与简化方法 10 

    参考文献 13 

    第2章 稳态燃烧非平衡特性的二维数值研究 20 

    2.1 引言 20 

    2.2 两层多孔介质燃烧器内热非平衡特性的孔隙尺度研究 21 

    2.2.1 物理模型 21 

    2.2.2 控制方程与边界条件 23 

    2.2.3 网格、初始条件与求解 25 

    2.2.4 网格敏感性分析 25 

    2.2.5 模型验证 28 

    2.3 结果与讨论 28 

    2.3.1 小球导热系数的敏感性分析 28 

    2.3.2 组分、温度与速度分布 31 

    2.3.3 入口流速对热非平衡特性的影响 35 

    2.3.4 当量比对热非平衡特性的影响 37 

    2.3.5 燃烧器内压力损失 38 

    2.4 本章小结 39 

    参考文献 40 

    第3章 富燃料多孔介质中制取合成气的孔隙尺度模拟 42 

    3.1 引言 42 

    3.2 富燃料多孔介质中制取合成气的化学反应机理敏感性分析 44 

    3.2.1 物理模型 45 

    3.2.2 数学模型 45 

    3.2.3 结果与讨论 48 

    3.3 富燃料多孔介质中制取合成气的二维孔隙尺度模拟 58 

    3.3.1 物理模型 58 

    3.3.2 数学模型 60 

    3.3.3 结果与讨论 64 

    3.4 富燃料多孔介质中制取氢气的三维孔隙尺度模拟 70 

    3.4.1 物理模型、数学模型和求解 70 

    3.4.2 结果与讨论 73 

    3.5 本章小结 81 

    参考文献 82 

    第4章 多孔介质内非稳态燃烧孔隙尺度二维数值模拟 85 

    4.1 引言 85 

    4.2 数值模拟 89 

    4.2.1 物理模型 89 

    4.2.2 数学模型 91 

    4.3 结果与讨论 92 

    4.3.1 模型验证 92 

    4.3.2 温度、化学反应速度与组分质量分数 93 

    4.3.3 当量比对化学反应速度的影响 95 

    4.3.4 入口流速对非平衡特性的影响 96 

    4.3.5 当量比对非平衡特性的影响 99 

    4.4 本章小结 102 

    参考文献 102 

    第5章 低速过滤燃烧非平衡特性的三维孔隙尺度研究 104 

    5.1 引言 104 

    5.2 物理模型 105 

    5.3 数学模型 107 

    5.3.1 一维体积平均法控制方程组 107 

    5.3.2 三维结构化填充床数学模型 109 

    5.3.3 三维随机小球填充床数学模型 112 

    5.4 模型验证 115 

    5.5 结构化填充床内低速过滤燃烧非平衡特性研究 119 

    5.5.1 火焰区域组分、气体速度、温度和化学反应速度分布 119 

    5.5.2 孔隙尺度结构化填充床热回流机制 124 

    5.5.3 基于均方根的气体速度、热非平衡特性定量研究 127 

    5.6 随机填充床内低速过滤燃烧非平衡特性研究 133 

    5.6.1 火焰区域组分、化学反应速度等的分布 133 

    5.6.2 孔隙尺度随机填充床热回流机制 135 

    5.6.3 三维随机小球填充床内气体温度、速度的非平衡特性 137 

    5.6.4 三种模型计算时间对比分析 143 

    5.7 本章小结 144 

    参考文献 145 

    第6章 高压湍流过滤燃烧火焰特性的孔隙尺度研究 147 

    6.1 引言 147 

    6.2 湍流模型验证 148 

    6.2.1 几何表征 148 

    6.2.2 流动控制方程 149 

    6.2.3 边界与初始条件 150 

    6.2.4 求解与评估 150 

    6.3 湍流过滤燃烧孔隙尺度研究 153 

    6.3.1 几何体重构 153 

    6.3.2 燃烧控制方程 154 

    6.3.3 初始条件 155 

    6.3.4 边界条件 155 

    6.3.5 预求解 156 

    6.3.6 结果与讨论 157 

    6.3.7 压力脉动 157 

    6.3.8 速度分布 159 

    6.3.9 温度分布 160 

    6.3.10 火焰面与反应度变量 162 

    6.4 本章小结 166 

    参考文献 167 

    第7章 往复流多孔介质燃烧器的稳态模型与应用的研究 169 

    7.1 引言 169 

    7.2 数值模型 171 

    7.2.1 物理模型 171 

    7.2.2 稳态模型 172 

    7.3 模型验证 174 

    7.4 结果与讨论 175 

    7.4.1 贫可燃极限下的温度与组分分布 175 

    7.4.2 热损失对贫可燃极限的影响 177 

    7.4.3 燃烧器长度对贫可燃极限的影响 178 

    7.4.4 计算效率 178 

    7.5 稳态模型应用于燃料重整的研究 179 

    7.5.1 往复流多孔介质内燃料重整的研究进展 179 

    7.5.2 数学模型与求解 180 

    7.5.3 应用于燃料重整的稳态模型验证 180 

    7.5.4 往复流多孔介质内燃料重整的燃烧特性研究 182 

    7.6 本章小结 186 

    参考文献 187
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