稀释气体对甲烷层流火焰燃烧速度的深度分析

本文主要探讨了稀释气体对甲烷层流预混火焰燃烧速度及其结构的影响，基于GRI-Mech3.0详细的化学反应机理和PremixCode预混燃烧模型的研究方法。研究关注了多个关键参数的变化，包括化学当量比（0.5至1.5）、初始压力（0.05至0.40 MPa）、稀释气体种类（氮气N2、一氧化碳CO2以及水蒸气H2O）以及稀释摩尔比（0至0.35）。实验结果显示，随着稀释气体比例的增加，层流燃烧速度会逐渐减小，这表明稀释有助于降低火焰的传播速度，同时火焰厚度也随之增大，火焰的流动稳定性得到增强。其中，以CO2作为稀释气体的效果尤为显著，可能是因为CO2分子与甲烷的反应性不同，对燃烧过程有较大影响。 对于初始压力的影响，随着压力的提高，层流燃烧速度和火焰厚度均有所下降，这与气体分子在高压力下的扩散性和反应活性降低有关。然而，当初始压力进一步提高到一定值后，对火焰厚度的影响趋于稳定，说明在一定的压力范围内，火焰形态受压强的影响是有限的。 此外，论文还强调了中图分类号TK16，即气体燃烧与火焰物理方面的主题，以及文献标识码A，表明该研究符合学术期刊的高质量标准。通过这些深入的实验分析，本文不仅提供了对甲烷层流预混火焰燃烧行为的新理解，也为优化燃烧过程、控制火焰特性以及燃气动力系统的设计提供了重要的理论依据。对于从事能源工程、燃烧科学或环境保护等相关领域的研究人员，这篇论文具有很高的参考价值。