甲烷含量对氢气空气混合气自燃与排放影响的数值研讨.pdf

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：094088 甲烷含量对氢气/空气混合气自燃与排放 影响的数值研究 季敏，田振华，苗海燕*，黄佐华，蒋德明 (西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 710049) (Tel: 029 Email: hymiao@) 摘要：本文利用数值模拟的方法研究了不同当量比下氢气-空气混合气自燃着火过程，并分析了甲烷含 量对氢气/空气混合气的着火滞燃期和反应放热的影响以及NO 生成的影响。研究结果表明，氢气-空气 混合气着火滞燃期随着燃空当量比的升高先减小后增大。甲烷的存在可以延迟着火滞燃期。氢气/空气 混合气中NO 的生成量随着混合气中甲烷含量的增大而减小，然而甲烷对NO 的生成途径影响不大。 关键词：氢气；甲烷；自燃；排放；数值模拟 Numerical Simulation of Methane Concentration Effect on Auto-ignition and Emission of Hydrogen/Air Mixtures Min Ji, Jennyhwa Tien, Haiyan Miao*, Zuohua Huang, Deming Jiang (State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi ’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China) Abstract: This paper studies the auto-ignition process of hydrogen-air mixtures with various equivalence ratios. The influence of methane on ignition delay time and the heat of reaction of hydrogen/air mixtures is analyzed. The results show that the ignition delay time reduces and then increases with the increase of equivalence ratio. The existence of methane in hydrogen can delay the ignition delay time. The amount of NO formation decreases with the increase of methane concentrations. However ， methane doesn’t have much effect on the route of NOx formation. Keywords: Hydrogen; Methane; Auto-ignition; Emission; Numerical Simulation _______________________________ 本项目获得国家自然科学基金项目（NO.的资助。 通讯作者：苗海燕，副教授，西安交通大学， hymiao@ 研究方向：代用燃料，燃烧； 0 前言 常规石油基能源的短缺和环境的恶化已成为人类社会可持续发展所面临的两大难 题，大规模开发和使用可再生能源和清洁替代能源是从根本上解决这两大难点的主要途 径。作为一种清洁能源载体，氢能在能源动力领域有着广泛的发展前景[1] 。采用氢气作 为未来的储存能量载体，是提升我国能源利用水平的重要途径之一。作为一种轻质的高 效能源，早在1960 年，液氢就开始作为航天动力燃料使用。在车用动力的使用方面，各 国也已投入大量资金研制氢内燃机。例如，我国已开展氢气发动机优化控制的研究[2]和