已经从不同方面揭示了超绝热燃烧的机理,例如热波与燃烧波的耦合、热再循环和RSCP等。但目前还没有关于利用H进行非稳态过滤燃烧的超绝热燃烧机理的理论分析。
为了进一步延长稀薄可燃性极限,人们希望在一定条件下实现超绝热燃烧并获得最高燃烧温度,但决定超绝热燃烧温度的主导因素仍然不清楚。
当前的研究试图通过建立填充床中过滤燃烧的数学模型,并推导H方程的一维和二维模型,来解决这些问题。检查了无量纲H函数中的源项和γs,并讨论了孔隙率对超绝热燃烧效应的影响。
在之前的研究中,构建了多孔介质中静态预混燃烧的H方程。但在的模型中,描述了多孔燃烧器中瞬态燃烧波的传播。
考虑在填充床中以恒定速度uw移动的完全发展的燃烧波。为了便于分析,引入了一些无量纲参数和变量。通过转换坐标系,得到了描述燃烧波传播的一组方程。
接下来引入了一个新的无量纲变量H,称为焓函数,它包含了气体的总热能,包括热能和化学能。通过对H的定义,得到了描述H变化的方程。这个方程涉及到修正路易斯数、固气相导热系数、填充床孔隙率和无量纲燃烧波速等参数。
为了简化方程,引入了一些新的变量Δ、Ψ、Π和θ。这些变量与焓函数H的变化有关。发现,焓函数H受到修正路易斯数、固气相导热系数、填充床孔隙率和无量纲燃烧波速的综合影响。
预混燃烧和超绝热效应的概念在接下来的研究中,假设路易斯数等于1,从而简化方程。这意味着修正路易斯数对焓函数H的影响与固气相导热系数相同。将进一步探讨这些参数对超绝热燃烧效应的影响。
考虑了多孔介质中燃烧波的存在,因此在H方程中考虑了方程右侧的第五项。方程中的最后四项可以被视为正源项或负源项,具体取决于类似扩散项的符号。
Δ项描述了修正路易斯数对反应物分布的轴向增强扩散效应,这导致火焰厚度增加。Ψ项表示固体电导率对无量纲气体温度的影响,这导致焓的过剩或缺陷。Π项解释了燃烧波速对无量纲固体温度分布的影响,这导致了焓的过量或缺陷。
在入口处,设定了预混气体的质量分数、气体温度和速度。在出口处,假设流动已完全展开,因此所有无量纲变量的梯度为零。
对于初始条件,采用了一组预设的初始温度分布。使用Fluent软件和有限体积法求解方程-。气体的性质通过近似入口处预混气体绝热燃烧温度下的空气性质来确定。