基于多组分热解气体的炭化可燃物燃烧模拟

发布时间：2024-03-22 01:01

　　为弥补现有火灾数值模拟在热解气体和气固边界耦合方面的不足,将真实燃烧往往包含的多组分热解气体直接应用于炭化可燃物燃烧模拟过程,提高数值模拟的预测精度。首先,针对多组分热解气体更新热解模型、燃烧模型、烟模型、边界条件等;然后,基于OpenFOAM平台建立新的求解器—multiFireFOAM进行数值模拟,并通过热重、红外光谱、火蔓延仪(FPA)、锥形量热仪等仪器进行试验,从而提供必要的模拟输入参数和验证数据。结果表明:新建求解器的模拟结果与试验数据取得较好的一致性;对比基于多组分和单组分热解气体的锥形量热仪模拟结果,虽然多组分比单组分多用时3%,但质量损失速率和热释放速率模拟精确度显著提升。

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1炭化可燃物燃烧

多组分热解气体的炭化可燃物燃烧过程如图1所示，文中将主要关注热解模型、燃烧模型和烟模型等。1.1基本控制方程

图2固相热解动力学参数全局敏感性分析

最终得到各参数敏感性排序，如图2所示。由图2可见：依据敏感性绝对值的阈值0.1和0.2将参数分为3组：三组分的活化能（其敏感性绝对值均高于0.2）、三组分的指前因子以及纤维素的反应级数和组分比例共5个参数（其敏感性绝对值介于0.1～0.2）、6个剩余参数（其敏感性绝对值均低于0.....

图3模拟工况计算区域划分

主要针对FPA试验和锥形量热仪试验采用multiFireFOAM求解器进行数值模拟，模拟区域分为固相和气相2个区域：固相区域尺寸为0.1m×0.1m×0.01m，气相区域尺寸为0.5m×0.5m×0.5m（网格初始尺寸0.02m×0.02m×0.02m），并....

图4模拟结果与试验数据对比

将锥量试验得到的质量损失速率、热释放速率结果与模拟结果进行对比（图4c和图4d），可以发现模拟预测的质量损失速率与试验结果基本吻合，但热释放速率出现偏高的情况，这可能归因于模拟过程中燃烧效率取值不当[12]。总体上，该组对比结果基本证明了文中采用的multiFireFOAM求....

本文编号：3934397