對流場中單一液滴之燃燒行為

Abstract

本論文係以數值計算，探討對流場中單一液滴之燃燒行為。論文內容涵括 五大部分，主要目地係研究在對流場中之液滴點火。論文第一部分，以理 論分析研究在重力場中，變化液滴直徑以及重力場對於液滴燃燒之影響。 理論模式包括二維Navier-Stokes 動量、能量和質量等方程式並配合一階 完全化學反應式。一網格點產生法被使用去處理不規則的物理邊界。理論 理論結果顯示，重力改變對於火燄形狀影響很大，並得到一燃油蒸發率隨 重力改變的關係式。第二部分乃探討第一部份當變化液滴直徑時，加入液 入液滴內部運動，研究其對液滴燃燒之影響。理論結果顯示，存在有一個 、兩個、乃至三個循環在液滴內部。對大液滴，有液滴內部運動將增加其 蒸發率，然對小液滴則無影響。論文第三部分，係研究液滴突然給一高溫 區域時之暫態燃燒行為。理論結果顯示，其燃燒可分為暫態受熱，以及等 液滴溫度的燃燒兩階段，並發現存在燃油累積的現象，其影響乃在降低液 滴蒸發率。第四部分乃研究液滴在強制對流場下之燃燒行為。主要探討變 化進口速度以及液滴直徑，對於液滴燃燒之影響。理論結果顯示，低流速 時存在一包封火燄，當流速夠大時，則變為一尾燄。並得到一燃油蒸發率 隨雷諾數改變的關係式。最後第五部分係探討液滴在對流場中之點火。分 別考慮強制對流流場以及混合對流流場。理論結果顯示，點火可分為三階 段，受熱、幾乎等液滴溫度蒸發以及等液滴溫度的燃燒。加入重力顯示對 於點火過程有影響，如點火起始較靠近液滴、點火發生稍早、以及點火後 火燄有較明顯的拉伸作用。