一种氢燃料微尺度非预混燃烧室数值模拟

为降低航空发动机和地面燃机碳排放和NOx,提出一种多射流布局的氢燃料微尺度非预混燃烧室头部结构.为获得微尺度非预混燃烧组织机理,以及关键设计参数对燃烧性能的影响,采用k-ωSST(剪切应力输运)和FGM(火焰面生成流行)方法中的扩散火焰方法,通过9种组分共26步反应开展数值仿真模拟,对动量通量比、当量比、空气和氢气的导流板高度进行敏感性分析,探究氢气与空气的混合特性、火焰结构、温度分布、NOx排放的影响因素.对比分析了传统航空煤油与氢气NOx排放.结果表明:减小动量通量比有利于缩短火焰长度,可降低169.6％的NOx;存在一个空气导流板高度的临界值,使得NOx最高,在15％含氧量条件下NOx的体积分数为5 × 10-6;氢气导流板高度由3 mm增加为11 mm,NOx减少75.9％.与传统煤油相比,最优结构参数组合方案可进一步降低85.7％的NOx.