碳烟是燃烧中关键的辐射产物,对能效和污染物排放具有显著影响。然而,碳烟生成过程的复杂性使得现有模型大多依赖复杂化学反应机理,导致计算成本较高,限制了其在工程应用中的推广。为此,利用ANSYS-Fluent软件中的用户自定义函数,嵌入了...碳烟是燃烧中关键的辐射产物,对能效和污染物排放具有显著影响。然而,碳烟生成过程的复杂性使得现有模型大多依赖复杂化学反应机理,导致计算成本较高,限制了其在工程应用中的推广。为此,利用ANSYS-Fluent软件中的用户自定义函数,嵌入了层流烟点模型和全光谱k分布辐射模型,以高效模拟乙烯层流扩散火焰中的碳烟生成和辐射特性。使用互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)相机和傅里叶红外光谱仪对不同掺混比条件下的碳烟浓度场和光谱辐射强度进行了测量,用于验证模型的有效性。结果表明,提出的模型通过一步化学反应和一个额外的物质输运方程,就能够准确捕捉火焰中碳烟分布的形态特征,在不同高度下的碳烟径向平均体积分数分布与实验数据具有良好的一致性。同时,不同高度下的光谱辐射强度模拟结果与测量值匹配良好,验证了该模型的高效性和准确性,为火焰碳烟生成与辐射特性工程计算提供了一种可靠的工具。展开更多
文摘碳烟是燃烧中关键的辐射产物,对能效和污染物排放具有显著影响。然而,碳烟生成过程的复杂性使得现有模型大多依赖复杂化学反应机理,导致计算成本较高,限制了其在工程应用中的推广。为此,利用ANSYS-Fluent软件中的用户自定义函数,嵌入了层流烟点模型和全光谱k分布辐射模型,以高效模拟乙烯层流扩散火焰中的碳烟生成和辐射特性。使用互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)相机和傅里叶红外光谱仪对不同掺混比条件下的碳烟浓度场和光谱辐射强度进行了测量,用于验证模型的有效性。结果表明,提出的模型通过一步化学反应和一个额外的物质输运方程,就能够准确捕捉火焰中碳烟分布的形态特征,在不同高度下的碳烟径向平均体积分数分布与实验数据具有良好的一致性。同时,不同高度下的光谱辐射强度模拟结果与测量值匹配良好,验证了该模型的高效性和准确性,为火焰碳烟生成与辐射特性工程计算提供了一种可靠的工具。
