[发明专利]基于多组分热解气体的固体可燃物燃烧特性求解方法

权利要求书

1.一种基于多组分热解气体的固体可燃物燃烧特性求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过热重-红外光谱联用仪进行实验获得固体可燃物热解生成的多组分气体成分，计算多组分气体成分包括官能团在整个热解过程中的生成比例，选取比例总和大于等于80％的热解气体成分作为关注对象；

步骤2：采用一维固相热解模型Gpyro及基于多组分热解气体的气固耦合边界条件对固体可燃物热解过程进行数值模拟，且Gpyro生成的多组分热解气体成分及比例设定成步骤1中的关注对象的成分及比例；

步骤3：采用基于多组分热解气体和涡耗散概念的层流-湍流耦合的气相燃烧模型，燃烧步骤2中Gpyro生成的多组分热解气体；

步骤4：通过计算流体力学方法耦合一维固相热解模型Gpyro、fvDOM辐射模型和步骤3中的燃烧模型模拟求解固体可燃物燃烧特性；

所述步骤3中基于多组分热解气体和涡耗散概念的层流-湍流耦合的气相燃烧模型，第i种气体成分的燃烧反应速率计算公式如下：

其中，ρ是时均密度，Y_i^*和Y_i^s分别是第i种气体成分在精细结构内的质量分数和在精细结构外部的质量分数，τ_EDC和τ_diff分别为湍流涡耗散概念下反应时间尺度和层流的粘性扩散反应时间尺度。

2.根据权利要求1所述的基于多组分热解气体的固体可燃物燃烧特性求解方法，其特征在于，所述步骤2中，采用一维固相热解模型Gpyro进行固体可燃物热解数值模拟，反应方程式为：

固体可燃物→v_c·炭+(1-v_c)·多组分热解气体

其中，v_c为炭的生成系数，该反应方程式中生成的多组分热解气体成分及比例设定为步骤1中关注对象的成分及比例；

其中，热解气体成分生成速率的具体计算方式为：应用计算流体力学通过一维固相热解模型Gpyro得到多组分热解气体总的生成速率则第i种气体成分生成速率表示为：

其中，α_g,i为步骤1中第i种气体成分进行归一化之后的生成比例。

3.根据权利要求2所述的基于多组分热解气体的固体可燃物燃烧特性求解方法，其特征在于，所述步骤2中，采用基于多组分热解气体的气固耦合边界条件，将固相热解和气相燃烧两个阶段进行直接耦合，即参与气相燃烧阶段的总气体质量速率和第i种气体质量速率为：

4.根据权利要求1所述的基于多组分热解气体的固体可燃物燃烧特性求解方法，其特征在于，所述步骤3中基于多组分热解气体和涡耗散概念的层流-湍流耦合的气相燃烧模型是以C，H，O三种元素为基础的混合分数，其中，混合分数Z表示为：

其中，Y_C，Y_H和Y_O分别为C，H，O三种元素的质量分数，W_C，W_H和W_O分别为C，H，O三种元素的摩尔质量，上标I表示入口处的状态，下标F表示多组分混合燃料的状态，为外界环境中的质量分数。