氣渦輪引擎應用合成氣體燃燒分析與測試

本研究旨在建立一三維全尺寸微渦輪引擎罐狀燃燒室模型，並使用層流薄型火焰模組(laminar flamlet model)搭配詳細化學反應步驟(GRI3.0)來計算引擎燃燒過程，探討微渦輪引擎應用合成氣體之燃燒特性與污染排放。此一罐狀燃燒室在過去的研究中以甲烷為燃料，顯示燃燒室出口溫度型樣過高，高溫熱點的存在導致渦輪進口溫度波動過大，而當應用於甲烷/合成氣體為燃料時，高溫火焰被推擠至第二燃燒區與稀釋區，導致出口溫度過高，因此顯示未來在應用合成氣體為燃料時，燃料噴注方式與冷卻是必須關注的問題。 針對上述的缺點，首先進行罐狀燃燒室性能設計變更，以改變燃料噴嘴的位置與噴入方式來加強火焰穩駐的效果，其次更改進燃燒室氣孔之數量、大小、位置，並引進薄膜冷卻(film cooling)來改善冷卻，此一修改後之燃燒室再利用Ansys Fluent建立之數值計算模型進行設計驗證，以甲烷為燃料之燃燒模擬顯示火焰可穩駐於主要燃燒區，燃燒室出口溫度接近設計之要求，且溫度型樣下降顯示出口溫度分佈均勻。此一模型並應用於甲烷/合成氣體混合燃料，結果顯示混合燃料由燃燒室壁面往中心噴入，有較佳之穩駐效果，且加入薄膜冷卻後，出口火燄溫度能有效下降並且分布較為均勻，較低之燃燒溫度也降低了氮氧化物的排放，本研究之數值計算結果將有利於微渦輪引擎應用合成氣體之設計與燃燒特性之瞭解。

系統編號:PB10408-5711
原計畫編號:MOST104-2221-E182-056