超临界CO2-H2O对鄂尔多斯盆地低阶煤大分子结构及吸附特性的影响机制

本文推荐：研究团队开发了一种基于火焰面模型（flamelet model）的高效二维数值模拟工具，通过引入两个混合分数（mixture fractions）和一个化学计量标量耗散率（stoichiometric scalar dissipation rate），成功捕捉了逆流扩散火焰（CDF）中非均匀流速、氮气幕流（curtain flow）和浮力效应（buoyancy effects）的定量影响。该模型计算效率媲美一维模拟，为燃烧机理验证提供了新工具，尤其适用于氨（NH3）等低碳燃料的火焰研究。

　　

亮点

本研究开发并验证了一种高效的二维数值模拟工具，可定量分析流动非均匀性、幕流及浮力效应，同时保持计算效率。该模型有望替代传统一维模型，为燃烧学界提供更可靠的逆流扩散火焰（CDF）动力学机制评估手段。

数值方法

为实现目标，我们构建了基于三个标量（两个混合分数+一个化学计量标量耗散率）的火焰面模型，并嵌入OpenFOAM框架的flameletSMOKE求解器。如Solmaz和Bisetti所述，第二个混合分数用于量化幕流氮气（第三股流）与燃料/氧化剂燃烧产物的混合效应。

燃烧器配置

实验采用图3所示的逆流燃烧器，底部通燃料（乙烯），顶部通氧化剂（25% O₂/N₂），幕流氮气通过同心环喷出以隔离环境干扰。所有流量均由质量流量控制器（MFC，精度±1%）精确调控。

火焰面模型验证

以乙烯逆流火焰为验证对象，对比显示：火焰面模型能准确预测二维速度场、密度场及混合场，与直接数值模拟（DNS）结果高度吻合。参数研究表明，应变率和幕流不对称性会放大二维效应，而理查德森数（Richardson number）增大时浮力影响显著增强。

结论

该火焰面模型成功解决了传统一维模拟在非均匀边界条件下的局限性，为含复杂几何和浮力效应的逆流火焰研究提供了"又快又准"的新方案，特别适用于氨（NH₃）等低碳燃料的燃烧特性与污染物（如NO_x）生成研究。