天然气作为一种清洁能源,在我国随着“西气东输”工程的进展和对环境保护的重视,其开发和利用得到了快速发展。天然气扩散燃烧在工业上有广泛的应用,为了提高燃烧效率,减少污染物排放,有必要对天然气扩散火焰进行进一步的研究。本文以天然气为燃料,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了中心射流为燃气,外围环状射流为空气的同轴射流扩散火焰的若干特性。数值模拟采用计算流体力学软件FLUENT进行计算,模型的网格为非结构化网格,建立由连续性方程、动量方程、k ?ε双方程及能量方程组成的封闭微分方程组,使用涡耗散组分传输燃烧模型,定义带化学组分混合与反应的湍流流动。计算空间为二维轴对称空间,降低了计算量,采用分离求解器进行求解。最后得出同一燃气射流速度,不同空气射流速度下同轴射流天然气扩散火焰的温度分布、氮氧化物浓度分布、甲烷浓度、氧气浓度、流场分布等数值模拟结果,并对这些模拟结果作了简要的分析。为了获是更加真实可靠的结果,本文还对同轴射流天然气扩散火焰进行了实验研究,实验中燃气管径保持不变,空气套管采用了大小两种套管,以使燃气射流和空气射流在射流出口处保持不同的距离。实验发现,当燃气射流和空气射流在喷嘴处保持一个适当间距的时候,有利于火焰的稳定性。在实验中,大套管实验工况的火焰稳定性比小套管要好。鉴于此,本文以大套管的实验工况为基础,研究了不同燃气射流速度和不同空气射流速度时火焰长度、火焰温度、火焰热辐射、氮氧化物排放情况、一氧化碳排放情况。得出了这些参数随空气射流速度增加时表现出的变化趋势,并对这些实验现象及结果作了简要的分析。