湍流非预混氨燃烧中裂解率对火焰稳定性与NO生成的影响OA

氨是一种极具潜力的零碳燃料,但纯氨燃烧面临火焰传播速度低、点火能量高及NOx排放突出等挑战,部分裂解策略通过将氨裂解为NH3/H2/N2混合燃料,可有效改善其燃烧特性。为了揭示湍流非预混火焰中氨气裂解率对火焰稳定性和NO生成的影响机制,本文采用高保真度大涡模拟方法,结合详细化学反应机理,系统研究了裂解率分别为14%和28%条件下部分裂解氨湍流非预混射流火焰的火焰结构与NO排放特性。通过将模拟结果与实验测量数据在不同轴向位置进行对比,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,分析了裂解率对火焰稳定性的影响,并探讨了分子扩散模型对NO预测准确性的作用。研究结果表明:提高裂解率能够显著增强火焰稳定性,在z/D=10截面处,裂解率从14%增至28%时,熄火概率由1.26%降至0.26%,有效抑制了湍流火焰中局部熄火现象。对于NO排放,实验测量显示裂解率提高导致NO质量分数降低,而采用均一Lewis数假设的火焰面模拟预测出相反趋势;一维对冲火焰分析进一步揭示,只有采用详细扩散模型才能准确复现实验趋势,表明NO的准确预测必须考虑详细的分子扩散效应。本文结果为部分裂解氨清洁稳定燃烧提供了理论依据。