氢气预混合微尺度催化燃烧的数值模拟_陈俊杰

燃烧科学与技术Journal of Combustion Science and Technology 2017，23(3)：231-235DOI 10.11715/rskxjs.R201605033收稿日期：2016-05-20．基金项目：国家自然科学基金资助项目(51306129).作者简介：陈金星（1991— ），男，硕士，chenjinxing@.通讯作者：李 君，男，博士，副教授，lijun79@.多孔介质微燃烧器的稳燃范围的数值研究陈金星，李 君，李擎擎(天津大学机械工程学院，天津 300350)摘 要：应用计算流体力学软件Fluent ，对氢气/空气预混气在部分填充多孔介质的微平板燃烧器中的实验现象进行了模拟，研究了多孔介质热导率、壁面热导率、多孔介质孔隙率对稳燃范围的影响．模拟结果表明：稳燃范围的大小与多孔介质热导率呈正相关趋势，较高的多孔介质热导率将会拓宽稳燃范围；随着壁面热导率的增加，稳燃范围与壁面热导率呈V 型比例；多孔介质孔隙率也是影响稳燃范围的一个重要因素，在0.5～0.9的区间内，随着孔隙率的增大，稳燃范围也随之增大．关键词：微平板燃烧器；多孔介质；稳燃范围；数值模拟中图分类号：TK16 文献标志码：A 文章编号：1006-8740(2017)03-0231-05Numerical Study on Stability Limits of Combustionin Micro -Combustors with Porous MediumChen Jinxing ，Li Jun ，Li Qingqing(School of Mechanical Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China )Abstract ：Based on the experimental phenomena of premixed hydrogen/air combustion in planar micro-combustors partially filled with porous medium ，numerical study was carried out to examine the influence of po-rous medium thermal conductivity ，wall thermal conductivity ，and porosity on stability limits ，using computa-tional fluid dynamics software Fluent ．The results show that stability limits have a positive correlation with porous medium thermal conductivity ，and higher porous medium thermal conductivity will broaden stability limits ．With the increase of wall thermal conductivity ，stability limits will exhibit a V-shaped pattern against it ．Porosity is also an important factor influencing stability limits ．Within the range of 0.5 to 0.9，stability limits will expand gradually with the increase of porosity.Keywords ：planar micro-combustor ；porous medium ；stability limits ；numerical simulation随着微小型科技装备的不断涌现，基于燃烧的微小型动力系统相较于化学电池而言，有着能量密度高、效率高、体积小等优点，日益成为便携式能源的潜在选择．相较于传统燃烧，微燃烧器同时也存在着散热损失大、易于壁面淬熄等不足．因此，实现微尺度下稳定、高效的燃烧，成为现阶段微燃烧研究的重点[1]．目前所知，在燃烧器内填充多孔介质是一种有效的稳燃手段，国内外诸多学者针对填充多孔介质的微燃烧做了广泛研究．Norton 等[2-3]分别研究了甲烷/空气、丙烷/空气预混气在微燃烧器中的燃烧特性与火焰稳定性，数值结果表明，壁面热导率是影响火焰稳燃烧科学与技术 第23卷 第3期— 232 —定性的重要因素．Liu 等[4]对Y 型微燃烧器做了数值研究，结果表明，微燃烧器中填充多孔介质相较于不填充多孔介质可以极大地提升燃烧的混合程度，从而有利于火焰的稳定．Zhao 等[5]的数值结果表明，相较于自由火焰燃烧器，填充多孔介质的微燃烧器具有更广阔的可燃下限、更高的火焰传播速度以及更好的火焰稳定性．Zhong 等[6]实验研究了微型瑞士卷燃烧器中的过焓燃烧，发现瑞士卷型设计可以极大地提升燃烧稳定性，同时拓展了预混气的熄火极限．Pan 等[7]研究发现，微多孔介质燃烧器具有较高的外壁面平均温度，与自由火焰燃烧器相比温度梯度更低．本课题组前期工作中，针对填充多孔介质的微平板燃烧器分别进行了实验研究和数值模拟[8-11]．模拟主要应用Fluent 软件研究了全填充多孔介质微平板燃烧器的火焰位置、火焰速度等燃烧特性．实验过程中，研究对象主要为部分填充多孔介质的微平板燃烧器，探索了燃烧器尺寸、多孔介质填充方式、预混气流速等对回火、吹熄等临界状态的影响，并确定了微燃烧器的稳燃范围．微平板燃烧器主要研究用来作为MTPV 的热源，因此，确定燃烧器的稳燃范围，使得高温区域可以集中在平板壁面而非入口或者出口处，对于MPTV 的研究工作具有指导意义．数值研究相对于实验研究而言，可以在更广泛的范围内针对稳燃范围以及其相应的临界条件做探究．本文应用计算流体力学软件Fluent ，对部分填充多孔介质的微平板燃烧器进行数值模拟，分别考察了多孔介质热导率、壁面热导率、多孔介质孔隙率等物性对微燃烧器的稳燃范围以及临界条件的影响．1 实验平台以及数值模型图1为实验系统装置示意．氢气和空气分别经过质量流量计后进入混气罐，混合后经均流器进入微燃烧器，采用红外测温仪读取外壁面温度．平板型微燃烧器的尺寸为10mm ×1mm ×20mm (不计法兰底座高度)，燃烧器材料选用不锈钢316L ，壁厚为0.5mm ．图2(a )展示了多孔介质在微燃烧器中的填充方式．采用不锈钢316L 丝网作为多孔介质材料，放置于微燃烧器内，多孔介质一端距出口7mm ，一端距入口8mm ．数值计算过程中，采用层流预混燃烧模型，多孔介质热导率为20W /(m ·K )，孔隙率0.87，微燃烧器壁面材料热导率为20W /(m ·K )，发射率0.9．如图2(b )所示，微燃烧器的入口取为速度入口，来流为氢气和空气预混气，未燃预混气温度300K .外界环境温度300K ，微燃烧器与外界之间的对流换热系数为20W /(m 2·K )．法兰底座与燃烧器出口处壁面设为绝热壁面，其余设为非绝热壁面，非绝热壁面的热损失包括与外界环境的对流换热损失和热辐射损失两部分．微燃烧器的出口设为压力出口，出口压力为0.1MPa ．氢气和空气的反应机理由9个组分和19个基元反应组成[12]．图1 实验系统示意微燃烧器的截面长宽比为10∶1，燃烧器内的流动可以近似认为二维流动．考虑到物理模型的对称性，计算中简化为二维对称面．（a ）多孔介质在微燃烧器中的填充方式（b ）微燃烧器数值模型的边界条件(非比例图)图2 数值模型示意(单位：mm )因为不锈钢铁丝网在微燃烧器中的填充方式为陈金星等：多孔介质微燃烧器的稳燃范围的数值研究 燃烧科学与技术— 233 —部分填充，故在铁丝网填充区域采用描述多孔介质的控制方程，其他区域仍为自由空间中的流动和燃烧问题．为简化计算，文中做了如下假设：①稳态燃烧；②惰性多孔介质；③多孔介质各向同性；④忽略多孔介质以及气体的辐射；⑤气体与多孔介质之间存在热 平衡[13-15]．本文应用Fluent 软件进行计算，为了保证计算准确性的同时兼顾计算时间效率，进行了网格独立性验证．分别选用5298节点、14688节点、20198节点3种网格，统一初始流速为2m /s ，当量比0.5，对比不同网格数下计算结果的外壁面温度分布曲线．如图3所示，经过网格独立性验证，14688节点的网格可以较好地满足计算需求．图3 网格独立性验证2 模型验证为了验证模型的准确性，针对部分填充多孔介质的微平板燃烧器进行了如下实验．实验过程中，分别采用u ＝1m /s 、u ＝2,m /s 、u ＝3,m /s 3个入口流速．固定预混气入口流速，调节预混气当量比Φ，依次以0.025的间隔从0.25调整到1.0．每调节一次当量比，待燃烧稳定后，读取微燃烧器的外壁面温度，从而获得壁温峰值在壁面上的位置．然后，仿照实验过程，在Fluent 中进行计算，便可得到模拟条件下的壁温峰值位置分布．图4即为3种入口流速下实验与模拟所得壁温峰值位置分布的对比．可以看出，虽然在某些工况下模拟结果与实验结果存在偏差，但是在壁温峰值点位置分布的变化趋势上，二者具有较明显的一致性，因此认为文中采用的数值模型是可行的．由图4可以看出，固定入口流速后，随着当量比的调节，壁温峰值位置在某两个当量比下分别存在着巨大的突变．依据这两种突变定义以下两种临界条件，分别是脱离多孔介质(Φ1)和吹出多孔介质(Φ2).前者为在固定流速下，当量比高于临界值时，壁温峰值的位置将脱离多孔介质，向法兰处移动并最终稳定于法兰附近；后者为在固定流速下，当量比低于某一临界值时，壁温峰值的位置将脱离多孔介质并向出口处移动．由Φ1与Φ2确定的一段当量比范围定义为稳燃范围，壁温峰值以及壁面高温区域稳定在多孔介质填充区域.（a ）u ＝1,m/s（b ）u ＝2,m/s（c ）u ＝3,m/s图4 壁温峰值点的模拟与实验对比3 结果与讨论本文中微平板燃烧器被设计为MTPV 的热源，当入口流速u ＝1,m /s 时，微燃烧器外壁面温度较低，不利于MTPV 的研究利用．因此，文中只针对u ＝2m /s 、u ＝3m /s 进行了参数化研究． 3.1 多孔介质热导率对稳燃范围的影响对于微平板燃烧器而言，壁面高温区域集中在入口或者出口处，都不利于MTPV 的有效利用．在微燃烧器的中间位置填充多孔介质，可以将火焰稳定在多孔介质区域，多孔介质具有良好的储热功能，从而将燃烧科学与技术第23卷 第3期— 234 —壁面高温区域集中于平板表面，有效扩大微燃烧器的高温表面面积，从而实现提升MTPV 效率的目的．因此，多孔介质热导率(k s )是影响微燃烧器稳燃范围的一个重要因素．从图5可以看到，k s 对Φ1、Φ2的影响不尽相同．一方面，随着k s 增大，Φ1经历短暂的下降后趋于平稳，另一方面，Φ2与k s 呈反比关系，即k s 愈大，壁面高温区域愈容易在低当量比下稳定于多孔介质填充区域．这是因为多孔介质在微燃烧器中主要起储热稳燃作用，随着k s 增大，储热效果也更明显，低当量比的未燃预混气更易于在多孔介质区域燃烧并稳定．整体而言，稳燃范围随着ks 增大而增大．（a ）u ＝2m/s （b ）u ＝3m/s图5 多孔介质热导率对稳燃范围的影响同样，由图5可以看出，u ＝3m /s ，k s ＝2W /(m ·K )时，Φ1、Φ2不存在．计算过程中，在该入口流速与多孔介质热导率设置下，预混气无法在微燃烧器腔内稳定燃烧．可以推测，当入口流速较高时，较低热导率的多孔介质并不能起到稳燃作用，燃烧无法在燃烧器腔内稳定存在． 3.2 壁面热导率对稳燃范围的影响微燃烧器壁面对于燃烧特性主要有两方面影响：一方面高温壁面向上游冷壁面导热，可以有效预热未燃预混气，另一方面壁面与外界环境间存在对流换热损失，热损过大有可能导致熄火．因此，壁面热导率(k w )是影响微燃烧器稳燃范围的另一个重要因素．固定入口流速，微燃烧器的稳燃范围随k w 的变化如图6所示．可以看出，当k w 取值逐渐增大时，临界条件Φ1、Φ2相应地产生V 型变化趋势．当k w 取值范围较小时，如2W /(m ·K )、20W/(m ·K )，高温壁面对上游未燃预混气的预热作用较为明显，Φ1、Φ2随着k w 的增加而降低．当k w 继续增大，如50W /(m ·K )，壁面与外界的对流换热损失逐渐占据主导地位，Φ1、Φ2大幅增加．随着k w 增大，如100W /(m ·K )、200W /(m ·K )，可以看到Φ1、Φ2相继消失，稳燃区间也不存在，即k w 过高时，预混火焰将被吹出微燃烧器，甚至熄火．同时，对比不同流速工况下的结果，可以推测在较高流速下，稳燃范围的临界点Φ1、Φ2更容易消失．（a ）u ＝2m/s （b ）u ＝3,m/s图6 壁面热导率对稳燃范围的影响3.3 多孔介质孔隙率对稳燃范围的影响当入口流速固定时，改变微燃烧器内填充多孔介质的孔隙率ε，多孔介质内的实际流速也会发生相应改变，从而对燃烧器的稳燃范围产生一定影响．图7分别展示了微燃烧器的稳燃范围随ε改变而产生的变化趋势．u ＝2m /s 时，随着ε逐渐增大，多孔介质内的实际流速相应地减小，所以预混气可以在更低的当量比下在多孔介质中稳燃，即Φ2与ε呈反比关系．而Φ1则不同，当ε增至某一数值时，Φ1会保持平稳．u ＝3m /s 时，Φ1、Φ2在ε小于0.7的范围里，有着与u ＝2m /s 时相似的变化趋势．当ε趋近0.8并逐渐升高时，Φ1、Φ2的变化趋势会分别出现转折并逐渐增大．当ε处于0.8～0.9的区间时，微燃烧器具有较为宽广的稳燃范围．（a ）u ＝2m/s （b ）u ＝3m/s图7 多孔介质孔隙率对稳燃范围的影响4 结 论本文对氢气/空气预混气在部分填充多孔介质的微平板燃烧器的稳燃范围进行了数值模拟，分别研究了多孔介质热导率、壁面热导率以及多孔介质孔隙率的影响．(1) 随着多孔介质热导率的增加，Φ1基本没有明显的改变，Φ2与多孔介质热导率呈反比关系，稳燃范围也逐步扩大．(2) 壁面热导率与临界条件Φ1、Φ2呈V 型趋势，随着壁面热导率的增加，Φ1、Φ2会经历一个先减陈金星等：多孔介质微燃烧器的稳燃范围的数值研究 燃烧科学与技术— 235 —小后增大的过程．当壁面热导率过高时，Φ1、Φ2会逐渐消失，稳燃范围也不再存在．(3) 多孔介质孔隙率是影响燃烧器稳燃范围的重要因素，在0.5～0.9的区间内，随着孔隙率的增大，稳燃范围也随之增大． 参考文献：［1］ 范爱武，姚 洪，刘 伟. 微小尺度燃烧[M ]. 北京：科学出版社，2012.Fan Aiwu ，Yao Hong ，Liu Wei. Micro-Combustion [M ]. Beijing ：Science Press ，2012(in Chinese ).［2］ Norton D G ，Vlachos D G. Combustion characteristicsand flame stability at the microscale ：A CFD study of premixed methane/air mixtures [J ]. Chemical Engineer-ing Science ，2003，58(21)：4871-4882.［3］ Norton D G ，Vlachos D G. A CFD study of propane/airmicroflame stability [J ]. Combustion & Flame ，2004，138(1)：97-107.［4］ Liu Y ，Zhang J Y ，Fan A W ，et al. Numerical investi-gation of CH 4/O 2 mixing in Y-shaped mesoscale combus-tors with/without porous media [J ]. Chemical Engineer-ing & Processing ，2014，79(3)：7-13.［5］ Zhao P H ，Chen Y L ，Liu M H ，et al. Numerical simu-lation of laminar premixed combustion in a porous burner [J ]. Fron t iers of Energy & Power Engineering in China ，2007，1(2)：233-238.［6］ Zhong B J ，Wang J H. Experimental study on premixedCH 4 /air mixture combustion in micro Swiss-roll combus-tors [J ]. Combus ion and Flame ，2010，157(12)：2222-2229.［7］ Pan J F ，Wu D ，Liu Y X ，et al. 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氢气/空气在多孔介质微燃烧器中预混燃烧特性的数值模拟微尺度燃烧随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术的发展而被提出,在便携式发电方面存在很大潜力。

多孔介质燃烧技术通过提高热传导,增强燃烧室热循环,可以作为增强微型燃烧器火焰稳定性的一种潜在手段。

多孔介质微型燃烧技术从九十年代才开始发展,仍存在较多科学难题需要深入研究。

本文分别应用热平衡模型和非热平衡模型两种常用研究思想对氢气/空气的预混气体在平板型多孔介质微燃烧室内的燃烧特性展开CFD模拟研究。

非热平衡模型在热平衡模型的基础上进一步考虑气固两相之间的对流换热和气相的热弥散效应。

本文首先分析了应用热平衡模型条件下入口条件(入口流速U0和当量比Φ)、多孔介质属性(多孔介质孔隙率ε和多孔介质导热系数ks)以及壁面导热系数kw对壁面温度、火焰温度、火焰位置、火焰速度等燃烧特性的影响。

研究表明,相比于自由火焰,多孔介质微型燃烧室可以实现更高的壁面温度、更低的火焰温度及更均匀的温度分布和OH分布。

在有多孔介质填充的微尺度燃烧室内火焰位置随着入口流速的增大呈“U”形发展。

当多孔介质导热系数ks与壁面导热系数kw在同一数量级时,有助于将火焰稳定在狭窄的范围内。

另外火焰速度随入口流速的增大线性变化。

本文还应用非热平衡模型进行了数值模拟研究,作为热平衡模型计算结果的补充和优化。

非热平衡模拟过程中重点研究了各关键参数对热循环效果的影响。

结果表明:与更准确的非热平衡模型相比,热平衡模型计算得到的火焰温度偏低,火焰位置偏上游。

但是多孔介质导热系数很低时,两种模型之间的差异减小。

孔隙度ε和多孔介导热系数ks在多孔介质微燃烧室中对回热效果有显著的影响,主要表现在火焰位置和壁温分布的差异上,但是燃烧温度随这两个参数的变化基本不变。

气体混合物和多孔介质之间的对流换热引起的热循环对预热未燃烧气体起决定作用,通过燃烧室壁面的导热引起的热循环对预热未燃烧气体起次要作用。

第33卷第2期2021年4月沈阳大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang University(Natural Science)Vol.33,No.2Apr.2021文章编号:2095-5456(2021)02-0167-08氢气-乙醇预混燃气层流燃烧火焰结构不稳定性分析王筱蓉，严俊，陈家兴，李童(江苏科技大学机械工程学院,江苏镇江212003)摘要：将体积分数为90%的氢气和10%的乙醇组成的预混气体输送到定容燃烧弹中，在当量比0在0.5〜0.9范围改变时,利用高速摄像机和纹影系统对初始温度为400K、初始压力为105Pa下的预混燃气的燃烧状态进行捕捉，并分析其层流火焰不稳定性的变化规律.结果表明，点火后伴随球形火焰的扩展，四周火焰前锋面尤其是两边出现裂纹与凸起，随后裂纹线逐渐向中心延伸，最终充斥整个火焰前锋面.火焰传播过程中，火焰拉伸率逐渐降低，随当量比的增大，火焰前锋面凸起逐渐平缓•当量比的增加改变了预混气体的层流燃烧特性，影响了层流火焰拉伸率和扩散失稳参数的变化，特别是火焰结构胞化状态的改变尤为明显，提高了富氢燃料的火焰稳定性•关键词：氢气；层流燃烧；火焰结构；火焰胞化；不稳定性中图分类号：TK91文献标志码：八Analysis of Flame Structure Instability of Laminar Combustion of Hydrogen-Ethanol Premixed GasWANG Xiaorong,YAN Jun,CHEN Jiaxing,LI Tong(School of Mechanical Engineering,Jiangsu University Science and'Technology,Zhenjiang212003,China.)Abstract：The premixed gas composed of90%hydrogen and10%ethanol(X、=90%)was delivered to the constant,volume combustion bomb.When the equivalence ratio0=0.5〜0.9 changes,the high-speed camera and schlieren system were used to capture the combustion state of the premixed gas at an initial temperature of400K and an initial pressure of0.1MPa,and the change law of its laminar flame instability was analyzed.The results showthat,with the expansion of the spherical flame after ignition,cracks and bulges appear on the surrounding flame front.,especially on both sides,and then the crack line gradually extends to the c enter,eventually filling the entire flame front.During the flame propagation process,the flame stretch rate gradually decreases,and with the increase of the equivalence ratio,the flame front,bulge gradually becomes gentle.The increase in the equivalence ratio changes the laminar combustion characteristics of the premixed gas,and affects the changes in the laminar flame stretch rate and diffusion instability parameters,especially the changes in the cellular state of the flame structure,which improves the flame stability of hydrogen­rich fuel.Key words：hydrogen；laminar combustion；flame structure;flame cellization；instability随着日益严格的环境保护政策和国家可持续发展战略的出台，可再生、低排放能源发展已成为当前能源研究的主题和重点氢气燃烧的化学产物只有水，没有二氧化碳、硫化物等污染物[2],是世界上最清洁的能源.目前氢气制备有生物制氢和水解制氢等多种方法，这些方法可以控制氢气生产的成收稿日期：20201207基金项目：江苏省研究生创新基金资助项目(SJCX20_1451).作者简介：王筱蓉(983)，女，江苏镇江人，教授，博士.168沈阳大学学报（自然科学版）第33卷本］］但氢气的爆炸极限较低，燃烧过程不稳定，从而限制了其作为燃料的发展•因此，为确保氢气在燃 烧过程中的稳定性，常用的解决方案是添加其他低热值能源降低氢气的爆炸极限⑷•在标准层流燃烧火焰中，火焰表面是稳定的，但具有高比例氢气的预混燃料的层流燃烧过程会产生 不稳定变化，这是火焰从层流燃烧转变为湍流燃烧的重要过程［］•对这一过程中不稳定火焰的形态和 产生因素的分析是预测未来火焰形态发展的前提，也为提高燃烧效率和稳定性提供了依据• 1986年, Yu 等囚在甲烷、乙烷等低热值碳氢燃气中添加少量氢气，利用对冲滞止火焰法对预混燃气的层流燃烧 特性进行研究，测量了一部分预混燃气的层流燃烧速度，结果表明，氢气的加入促进了低热值燃料的燃 烧.张勇等［•利用定容燃烧弹对甲烷-氢气预混燃气的层流燃烧速度进行测定，并研究了不同点火能量 对燃气火焰传播的影响，同时通过测定不同预混比例燃气的马克斯坦长度，分析了氢气对火焰稳定性的 影响.Liu 等⑻对甲烷-氢气预混燃气在层流燃烧过程中的燃烧损失进行了测定，结果表明，伴随当量比 的增加和火焰厚度的减小,专热效率会有所降低，进而使火焰热损失增大• Tang 等⑼对丙烷-氢气预混 燃气的燃烧过程进行了实验，从氢体积分数小于60%开始，燃料马克斯坦长度会随着当量比的减小而 减少，表明火焰越不稳定丄ewis 数会随着氢比例的提高而减小，燃烧过程中的扩散不稳定性逐渐增大. 张欣等［0•对低热值气体掺混氢气火焰稳定性进行了研究，结果表明，火焰燃烧中会出现胞化火焰、局部 熄灭和再燃3种形态，氢气体积分数的提高会使胞化火焰出现时间提前以及胞化火焰幅值提高，燃料燃 烧进程中CO 2浓度的提高会使火焰不稳定状态受到抑制•以上结果均表明，氢气的体积分数对于火焰 稳定性有很大影响•本实验通过利用少量乙醇与氢气预混燃气燃烧来降低燃料的热值•对充分混合后的预混燃气进行 了层流燃烧实验，对层流燃烧过程火焰结构变化和参数变化进行了定性和定量测定，分析了影响氢气- 乙醇预混燃气火焰不稳定性的因素•1实验设备本次实验采用的是球形火焰法［1］，实验设备示意图见图1.实验利用电极在恒定体积的燃烧弹中点 燃混合气体，并通过高速相机拍摄球形火焰，以获取火焰膨胀的图像.实验设备由以下模块组成:定容燃 烧弹、点火系统、数据采集系统以及气体供应与排放系统•定容燃烧弹内通过PID 控制器控制弹体内壁 上加热电阻进行加热，温度显示器显示弹体内部温度；压力表实时监测弹体内的压强变化； 压力图1设备示意图Fig. 1 Schematic diagram of the experimental device流量控制阀排气口电流探头压力传感器1A0卩。

总625期第十二期2017年12月河南科技Henan Science and Technology氢燃料燃烧性能数值模拟分析阿俊利郭朋彦张瑞珠陈磊李志远（华北水利水电大学机械学院，河南郑州450045）摘要：本文将氢燃烧的化学反应机理与Chemkin多区火花点火燃烧模型耦合，分析压缩比、点火提前角等因素对氢燃料燃烧性能的影响，结果表明：当压缩比不同时，缸内温度随着压缩比的增大而略微下降，缸内压力随着压缩比的增大而增大；当点火提前角不同时，缸内温度变化不大，缸内压力随点火提前角的增大而增大。

关键词：氢燃料；化学反应机理；燃烧性能中图分类号：TK46文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）12-0110-02 Numerical Simulation Analysis of Combustion Performance of Hydrogen FuelA Junli Guo Pengyan Zhang Ruizhu Chen Lei Li Zhiyuan（College of Mechanical,North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou Henan450045）Abstract:In this paper,the chemical reaction mechanism of hydrogen combustion is coupled with the Chemkinmulti-zone spark ignition model to analyze the influence of compression ratio and ignition advance angle on the combustion performance of hydrogen fuel.The results showed that when the compression ratio is not at the same time,the temperature of the cylinder with the increase of the compression ratio and de⁃creases slightly,the cylinder pressure increases with the increase of the compression ratio;when the igni⁃tion advance angle is not at the same time,little change of temperature in the cylinder,the cylinder pres⁃sure increases with the increase of the ignition advance angle.Keywords:hydrogen fuel；chemical reaction mechanism；combustion performance近年来，清洁燃料的研究已经随着化石燃料的枯竭和污染排放法规的加强而引起越来越多的关注。