大涡模拟方法研究增材制造多燃料灵活型燃烧器内的多相流动特性

《Fire》：Large-Eddy Simulation of the Internal Multiphase Flow of an Additively Manufactured Research Burner for the Flexible Use of Hydrogen, Ammonia and Liquid Methanol

　　**摘要**本研究采用大涡模拟（LES）方法，对一种新型增材制造研究燃烧器中的多相流动进行了模拟。该燃烧器可灵活使用氢气、氨气和液态甲醇作为燃料，这种燃料组合将减少燃烧过程产生的二氧化碳排放量。仿真旨在辅助新型燃烧器的开发，并确定流动场的入口条件。燃烧器内集成了超声波雾化器，用于甲醇的雾化，喷雾由气态氨气携带。燃烧器上部设有氢微燃烧点，以增强氨气的燃烧。利用大涡模拟对燃烧器内多相流动的复杂流动场进行了研究，分析了速度分布、物种分布以及喷雾与气体的相互作用。主要结果包括：雾化器附近出现回流区，影响喷雾液滴的轨迹。大涡模拟显示，增加第二进气口、调整氨气入口位置以及扩大氢环内部进气通道的尺寸，即使在低氢流量下也能实现更均匀的氢气分布。本研究通过分析燃烧器制造前内部的流动场特性并研究燃烧过程，展示了计算流体力学对于指导创新碳中和、燃料灵活型燃烧器开发的重要性。