燃氣輪機燃燒室內的湍流燃燒過程十分復雜,涉及到一系列的物理化學過程,如燃料霧化、液滴蒸發、燃燒反應動力學、點火熄火、火焰傳播、燃燒不穩定等,對這一系列問題進行高精度數值模擬需要借助計算流體力學,計算傳熱學和計算燃燒學的原理與理論基礎,通過求解非線性質量,動量,能量以及組分等守恒偏微分方程組,才能對其實際流動做出模擬預測。本算例對某燃氣輪機燃燒室的燃燒過程進行了數值模擬,可以明顯的看到不同的當量比下的火焰形態,焰心、內焰、外焰的分布,當量比增加時燃料濃度增加火焰中心逐漸向后移動。當量比增加甲烷的質量分數在燃燒室內有逐漸降低的趨勢,說明當入口的流速增加,燃料能更好的和空氣進行混合,燃料燃燒的更加充分。
圖1 當量比=0.32、0.49 溫度場分布(Z=0截面)
圖2 當量比=0.32、0.49 甲烷質量分布(Z=0截面)