基于原位自适应制表与动态自适应机理的无焰燃烧氮转化研究

基于耦合含氮详细反应机理的有限速率模拟,可考虑无焰燃烧的强烈湍流化学反应交互,并提高燃烧关键参数及NO生成的数值预测精度.建立合理的计算加速方法可在不显著牺牲模拟精度的条件下实现大幅度计算加速.基于CH4/H2热伴流无焰燃烧高保真数值模拟,发展了原位自适应制表与动态自适应机理耦合计算方法并进一步分析了无焰燃烧氮转化机制.评估发现耦合计算方法相较于单一算法,可保证模拟所需的较高精度并成倍提高计算速度.合理的误差阈值可进一步优化计算,且动态自适应机理简化阈值为10-2时综合最佳.耦合计算方法对高复杂度机理有更大的简化空间,如某含氮详细反应机理(151种组分、1 397步反应)经简化后可获得约10.8倍的计算加速.基于经实验验证的模拟结果和氮转化路径分析,CH4/H2热伴流无焰燃烧NO生成主要取决于NNH路径和N2O中间体路径,热力型NO与快速型NO可忽略不计.相较于原位自适应制表法,基于耦合计算方法的氮转化路径分析可保留主要NO反应路径并适当精简.