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化石燃料燃烧造成的环境问题非常严峻,开发高效低排放的新型燃烧技术以及清洁燃料已成为燃烧领域的热点话题。O2/H2O燃烧技术因具有较低的运行成本和极低的NOx排放等优点而具有广阔的研究前景。但是从目前来看,人们在研究O2/H2O燃烧时主要集中在煤、碳氢化合物等单一燃料上。此外,氢气作为一种绝对的清洁能源,在降低CO2排放方面也有着独特的优势。本文以掺氢混合燃料CH4/H2和CO/H2为对象,采用数值模拟的方法研究了O2/H2O气氛下两种燃料的燃烧特性,着重讨论了H2的添加和H2O的化学性质对燃烧特性的影响。 首先,本文以CH4/H2燃料的O2/H2O燃烧为对象,研究了H2的添加对燃烧过程中的重要中间产物的组分分布以及NO排放特性的影响。结果表明:H2的添加促进燃料的着火和燃烧,同时可以降低NO的排放。此外热力型、快速型、NNH型和N2O型NO的重要性发生变化。鉴于热释放特性在燃烧过程中的重要意义,从当量比、H2的添加以及H2O的化学特性三个方面讨论燃烧过程中的热释放特性。结果表明:当量比为1.0时的热释放最高,随着H2的添加热释放速率明显升高。H2O的化学作用在不同温度区域的影响不同,在低温区域H2O参与化学反应抑制H自由基的生成导致燃烧热释放的降低,在高温区域H2O强烈的三体效应以及高含量的OH自由基导致燃烧热释放的升高。 然后,本文以CO/H2燃料的O2/H2O燃烧为对象,研究了H2O的化学作用对火焰燃烧特性的影响。研究结果表明:H2O的化学作用在不同H2浓度的CO/H2火焰中的影响效果不同。在低H2浓度时H2O的化学作用促进火焰的传播和热释放,在高H2浓度时抑制火焰的传播,促进燃烧的热释放。在CO/H2火焰中,NO的生成路径有热力型、NNH型和N2O型。在低氢气火焰中,H2O的化学效应增加热力型NO、N2O→NO、NH→HNO的转化比例,降低NNH型NO、N2O型NO、N2→NNH、NNH→NO、NH→NO、NH→N的转化比例。H2的添加会降低热力型NO的转化比例,提升NNH型和N2O型NO的转化比例。与低氢气火焰不同的是在高氢气火焰中H2O的化学作用会提升N2O型NO转化比例。