周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟

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二、实验室的研究方向,主要研究内容,预期研究目标

二、实验室的研究方向,主要研究内容,预期研究目标

二、实验室的研究方向,主要研究内容,预期研究目标二、实验室的研究方向,主要研究内容,预期研究目标2.1 实验室的研究方向过程强化与新能源装备技术重点实验室传热强化与高效节能装能量转换过程强化与新混合、分离、输运强化备能源装备与高效过程装备生物风电光热质气复合转换转换化过强化过程换热过程程强多相传热强化流体器强强化化与高效流与技术与风混合输运化传与中新型分离多尺与高力发强化过程热技高温太阳技术度传效换电系装备的强术与太阳能生与装热的热装统叶技术化与CFD研能热物质备研究置研片设节能究利用能联发与计制装备合供应用造技技术能系术统图 1 实验室研究方向2.2 主要研究内容2.2.1 传热强化与高效节能装备本方向主要围绕强化传热与高效节能中的关键科学问题,同时针对强化传热过程流动阻力(或功耗)增加等问题,以流场和温度场相互配合的思路提出传热强化新技术,获得一系列具有自主知识产权的强化传热新结构。

(1)换热器强化传热技术与 CFD 研究本方向主要研究换热器内部强化传热机理;包括新结构新工艺的发明与工业应用。

应用对流换热强化的场协同理论,针对换热结构内单相层流与湍流流动换热强化的问题,将改善边界层的流动状态、增加管壁的粗糙度、插入特殊的结构等方法相结合,设计新型传热结构,在提高传热效率的同时使得阻力增加不明显。

研究变截面流道内流动、扩张-收缩流动与流体脉动的强化传热机理,分析流动中速度场与温度场的耦合情况,构建强化传热效应的评价准则,开发一系列的强化传热表面,进一步拓展强化传热技CFD 技术对各类传热强化结构进行数值分析,建立其流动与术的工业应用。

采用传热的计算流动动力学模型,与实验相结合,通过分析整体与局部传热特性为开发新型高效换热结构提供理论依据。

(2)多相流与多尺度传热的研究多相流动重点研究换热结构中沸腾冷凝的传热强化问题,以传热学、流体力学的基础理论为先导,通过开发新的传热结构提高沸腾冷凝传热系数,研究内部流动过程机理,考察结构尺寸、流动状态、操作条件、物性等对强化传热的影响规律,采用先进的测试手段获取内部速度场、温度场等关键参数,为开发新型高效结构换热器奠定理论基础。

空气动力特性对旋流燃烧器性能影响的研究

空气动力特性对旋流燃烧器性能影响的研究

ho f l w olowi g pa am e e s nfu c t b ne p f r a e, s h s t hap n r t r i len e he ur r er o m nc uc a he s e, sz a sto of t ie nd po ii n he
a l g ng, r du i gn ton t nd sa gi e c ng i ii em p a ur er t e,p om o i gnii l e ied c al nd t er f r e u i g a r tng i ton ofpu v rz o ,a h e o e s c r n
作 者 简 介 : 玉 斌 ( 9 1 , , 事 煤 粉 燃 烧 器 的 研 究 、 计工 作 。 张 1 8 一)男 从 设
E— i:z a gy bn lp we. O . n mal h n u i@ y o r C r c n
发 电 没 备 世纪 8 0年代 , 其结构 见 图 1 。主要 特点 为 :
灰 熔 点 煤 种 时 , 烧 器 喷 口 处 易 发 生 严 重 的 燃
结渣 。
同 时 , 实 现 燃 烧 器试 验 件 精 确 配 风 , 烧 为 燃 器各 级二 次风采 用 单独 送 风 的形 式 , 别 设 有 风 分 箱 和风道 , 风道 的直 管 段上 安 装 有 流量 监 测 及 控 制装 置 。在 燃 烧 器 出 口按 照 “ 等距 网 格 ” 布 置 法 测 点 , 过对各 测点 处 风 速 的测 量 来 描 绘燃 烧 器 通 空 气动力 场 。
次风 偏离 一 次 风 气 流 向外 射 出 , 迟 一 、 次 风 推 二 的混 合 , 制 NO 抑 的生 成 , 并在 水 冷 壁 附近 形 成 气膜 保护 , 防止 燃烧 器喷 口结渣 。

第十三章航空发动机燃烧室课件

第十三章航空发动机燃烧室课件
作用
燃烧室通过设计合理的流道和喷嘴,使燃油与空气充分混合,形成均匀的油气混合物。
燃油与空气的混合
燃烧室通过高压空气或超声波等手段,将燃油雾化成微小液滴,增加燃油表面积,加速燃油蒸发,提高燃烧效率。
燃油的雾化与蒸发
燃烧室通过设计适当的腔体和火焰筒等结构,使燃气在燃烧室内稳定燃烧,防止火焰失稳或回火。
火焰稳定
燃烧室通过控制燃油喷射量、空气流量等参数,调节燃气热量,以满足发动机不同工况下的需求。
燃气热量调节
空气在燃烧室内沿轴向流动,适用于中小型发动机。
直流燃烧室
回流燃烧室
分流燃烧室
空气在燃烧室内沿周向流动,形成回流,适用于大型发动机。
空气在燃烧室内分流后分别进入多个火焰筒,适用于高性能发动机。
03
05
CHAPTER
燃烧室的应用与发展趋势
燃烧室是航空发动机的关键部件之一,负责燃油与空气的混合、燃烧和能量释放。
现代航空发动机的燃烧室通常采用环形或轴向进气道设计,以提高燃油与空气的混合效率。
燃烧室内部通常采用耐高温、抗腐蚀的材料,以确保在高温、高压和高速气流条件下正常工作。
新型燃烧室设计将采用先进的材料和工艺,如陶瓷基复合材料、激光加工等,以提高燃烧室的耐高温性能和燃油效率。
第十三章航空发动机燃烧室课件
目录
燃烧室概述燃烧室设计燃烧室材料与制造工艺燃烧室性能与试验燃烧室的应用与发展趋势
01
CHAPTER
燃烧室概述
燃烧室是航空发动机的重要组成部件,通常位于压气机出口与涡轮进口之间。
位置
燃烧室的主要作用是完成燃油与空气的混合、燃烧,将化学能转化为热能,为发动机提供高温高压的燃气。
燃烧室还将采用先进的控制系统,实现燃油喷射、点火和火焰稳定等功能的智能化和自主化。

基于参数化建模方法的双级旋流器流场研究

基于参数化建模方法的双级旋流器流场研究

基于参数化建模方法的双级旋流器流场研究段冬霞;崔玉峰【摘要】首先在软件UG和ANSYS Workbench的基础上提出了参数化建模方法.然后采用该方法研究了某双级旋流器(一级采用倾斜孔,二级为径向旋流器)的四个几何参数对其冷态流场特性的影响,主要结论有:(1)一级旋流数随斜切孔周向倾斜角的增大先增大后减小,随斜切孔直径的增大稍有增大,受二级旋流器的叶片安装角和出口外半径的影响很小;(2)二级旋流数随二级旋流器的叶片安装角和出口外半径的增大而大幅增大,受斜切孔的周向倾斜角和直径的影响可以忽略;(3)总旋流数随斜切孔周向倾斜角的增大先增大后减小,随斜切孔直径的增大而减小,随二级旋流器的叶片安装角和出口外半径的增大而大幅增大;(4)一二级旋流器流量之比受斜切孔周向倾斜角的影响很小,随叶片安装角的增大而大幅增大,仅改变斜切孔直径时流量之比和面积之比成正比,仅改变二级旋流器出口外半径时流量之比随面积之比的增大而增大;(5)相同条件下,双级旋流器旋向相反时小于旋向相同时的总旋流数.对于该旋流器的数值模拟研究过程证明,采用参数化建模方法是一种有效的快速设计手段,可以在较短时间内完成大量的改变几何参数的方案比较过程,快速地实现方案筛选,大大加快研究进度.【期刊名称】《燃气轮机技术》【年(卷),期】2012(025)002【总页数】9页(P12-20)【关键词】参数化建模;双级旋流器;航空发动机燃烧室;旋流数;流量之比【作者】段冬霞;崔玉峰【作者单位】中国科学院工程热物理研究所,北京100190;中国科学院工程热物理研究所,北京100190【正文语种】中文【中图分类】TK472近年来,随着航空发动机性能不断提高对燃烧室要求日益苛刻,完全依靠经验或半经验方法进行燃烧室的设计已经很难满足要求,数值模拟设计方法逐渐受到重视并迅速发展起来。

该方法的特点是以计算流体力学、数值传热学和计算燃烧动力学为核心,结合经验、半经验关系式,进行数值模拟计算,对燃烧室的性能进行预测,之后对设计方案进行改进,最后进行试验验证[1]。

气液旋流分离技术应用研究进展

气液旋流分离技术应用研究进展

2021年第49卷第1期—102 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERYV油气田开发工程A气液旋流分离技术应用研究进展”蔡禄1孙治谦1朱丽云1王旱祥2王振波1(1.中国石油大学(华东)新能源学院2.中国石油大学(华东)机电工程学院)蔡禄,孙治谦,朱丽云,等.气液旋流分离技术应用研究进展.石油机械,2021, 49 (1): 102-109.摘要:气液旋流分离设备具有分离效率高、体积小及工作稳定等优点,在油田开发、天然气 开采、油气输送和压缩空气净化处理等领域得到了广泛应用。

油田开发中,常用的气驱技术能够提高采出率,但油井气液比会增大,油气分离技术要求日趋严苛。

对气液旋流分离设备的分离原理及国内外研究现状进行了简要介绍,阐述了分离性能的优化方法,分析了理论研究的不足。

研 究结果发现:气液旋流分离设备的分离性能受其结构参数、操作参数以及流体物性参数等因素的影响。

国内外学者为提高分离效率采取了改进外部结构和内部流场的措施,为进一步提升工业生 产效率提供了可能。

随着气液旋流分离技术应用领域的不断拓宽,旋流器及内部流场的定量数值研究对工程应用具有重要意义。

研究内容可为气液旋流分离器的设计与应用提供指导。

关键词:气液两相流;分离;旋流器;优化;研究进展中图分类号:TE934 文献标识码:A DOI : 10. 16082/j. cnki. issn. 1001-4578. 2021. 01. 015Application and Research Progress of Gas-LiquidCyclone Separation TechnologyCai Lu 1 Sun Zhiqian 1 Zhu Liyun 1 Wang Hanxiang 2 Wang Zhenbo 1(1. School of N ew Energy , China University of P etroleum (Huadong) ; 2. School of M echanical and Electrical Engineering, ChinaUniversity of Petroleum ^Huadong) )Abstract : Thanks to the remarkable advantages of high separation efficiency , small size and stable operation ,gas-liquid cyclone separation equipment has been widely used in oilfield development , natural gas exploitation , oil and gas transportation , compressed air purification and other fields. In the field of oilfield development , the com ­monly used gas flooding technology can improve the recovery rate , but the gas/liquid ratio of oil well will increase , so the requirements on oil and gas separation technologies are increasingly strict. In this paper, the separation prin ­ciple of gas-liquid cyclone separation equipment and the research status at home and abroad are briefly introduced. In addition , the methods for optimizing the separation performance are described and the shortages in theoretical studies are analyzed. The results show that the separation performance of gas-liquid cyclone separation equipment is affected by its structure parameters , operation parameters and fluid physical parameters. In order to improve the separation efficiency , domestic and foreign scholars have taken effective measures to improve the external structureand internal flow field, which provides many possibilities for the improvement of industrial production efficiency. With the development of the application field of gas-liquid cyclone separation , the quantitative numerical study oncyclone and its internal flow field is of increasingly important guiding significance to engineering application. Theresearch results can provide the guidance for the design of gas-liquid cyclone separator.Keywords : gas-liquid two-phase flow; separation ; cyclone ; optimization ; research progress*基金项目:中石油重大科技项目“天然气水合物开采气液分离技术及配套装置研究”(ZD2019-184-004)。

湍流燃烧数值模拟的研究与进展

湍流燃烧数值模拟的研究与进展

湍流燃烧数值模拟的研究与进展湍流燃烧是指在燃烧过程中,燃料与氧化剂在湍流的条件下相遇和反应。

湍流燃烧数值模拟是一种通过计算机模拟湍流燃烧过程的方法,可以提供燃烧器内部的流场和温度分布等信息,对于燃烧器的设计和优化具有重要的意义。

本文将对湍流燃烧数值模拟的研究与进展进行探讨。

首先,湍流模型的选择是湍流燃烧数值模拟的一个关键问题。

湍流现象十分复杂,需要选择适当的湍流模型来模拟湍流流动。

常用的湍流模型有雷诺平均应力模型(RANS)和大涡模拟(LES)。

RANS是一种将湍流场分为均匀部分和涡旋部分的统计方法,适用于模拟湍流较为稳定的情况;而LES则能模拟较为精细的湍流结构,但计算量较大。

根据具体问题的复杂程度和计算资源的限制,选择适当的湍流模型具有重要意义。

其次,化学反应模型的建立是湍流燃烧数值模拟的另一个关键问题。

燃烧过程中涉及到多种化学反应,需要建立合适的化学反应模型来描述燃烧反应。

常见的化学反应模型有简化化学反应模型和详细化学反应模型。

简化化学反应模型基于简化的反应机理,计算速度较快;而详细化学反应模型则基于包含大量反应步骤的反应机理,计算速度较慢但结果更精确。

根据具体问题的要求和计算资源的限制,选择适合的化学反应模型具有重要意义。

此外,边界条件的设定也是湍流燃烧数值模拟的一个关键问题。

边界条件的合理设定可以保证计算结果的准确性。

常用的边界条件有Inflow Boundary Condition、Outflow Boundary Condition、Wall Boundary Condition等。

对于湍流燃烧数值模拟,还需要考虑湍流场的边界条件,例如由湍流脉动引起的湍流输运方程中的涡粘性项的边界条件等。

最后,计算方法的选择也对湍流燃烧数值模拟的结果和计算速度有着重要的影响。

常用的计算方法有有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)等。

这些方法在计算精度和计算速度方面各有优势,需要根据具体问题的要求选择适当的方法。

航空发动机燃烧室内流场的模拟与分析研究

航空发动机燃烧室内流场的模拟与分析研究

航空发动机燃烧室内流场的模拟与分析研究航空发动机燃烧室是发动机中最重要的部件之一,其稳定性和燃烧效率直接决定着发动机的性能和寿命。

燃烧室内的流场模拟与分析研究可以帮助科学家更好地了解燃烧室的运作机理,进而设计更加高效和环保的航空发动机。

燃烧室内流场的模拟与分析是一项非常复杂的工作,需要借助计算流体力学(CFD)方法进行数值模拟。

CFD方法可以模拟流体内的运动情况,提供关于速度、温度、压力等流场参数的详尽信息。

这些信息可以为科学家提供燃烧室内的运作机理提供重要的参考。

在进行燃烧室内流场模拟时,科学家需要先建立一个模型。

这个模型可以是物理实体的精确三维模型,也可以是基于现有数据进行的简化模型。

模型的建立需要考虑到流场模拟的可行性和实际情况的可靠性。

建立好模型后,科学家需要选择适当的CFD软件进行数值模拟。

在进行数值模拟时,需要考虑到边界条件、初始条件、求解算法以及数值格式等一系列因素。

这些因素将极大地影响数值模拟的精度和有效性。

通过数值模拟,科学家可以获得燃烧室内的详尽运行信息。

其中包括速度分布、温度分布、压力分布、密度分布等一系列流场参数。

这些信息可以为科学家提供关于燃烧室内燃烧过程的详细描述,进而提供改进燃烧室设计的建议。

值得注意的是,航空发动机燃烧室内流场模拟与分析研究并不是一次性的工作。

随着发动机的技术不断发展,燃烧室的设计也需要不断地进行改进。

因此,燃烧室内流场模拟与分析需要不断地进行,以保证航空发动机的性能和寿命。

总而言之,航空发动机燃烧室内流场的模拟与分析研究是非常重要的一项工作。

通过数值模拟,科学家可以获得关于燃烧室内流场的详尽信息,为燃烧室设计提供改进建议,提高发动机性能和寿命。

随着技术的不断进步,这项工作也需要不断地进行。

含导热块封闭方腔自然对流格子玻尔兹曼模拟研究

含导热块封闭方腔自然对流格子玻尔兹曼模拟研究

图7为不同C风风率下燃尽率的变化曲线。

从图中可以看到,随着C风风率的减小燃尽率不断降低。

这是因为随着C风风率的减小,炉内回流区减小,拱上气流下冲深度减小,部分煤粉停留时间变短,而煤粉的着火距离变长,从而使得燃尽率降低。

另一方面由于C风风率的减小,使得空气分级程度增加,因而燃尽率降低。

4结论本文利用数值模拟的方法,研究了某低N O x燃烧新系统W 火焰锅炉的C风风率对燃烧特性及N O排放特性的影响。

得到的主要结论有:4.1随着C风风率的减小,对煤粉气流的托举作用减弱,拱上气流下冲深度减小,炉内燃烧剧烈程度减弱使得温度水平降低。

4.2随着C风风率的减小,空气分级程度增加,主燃烧区的氧含量降低,还原性气氛增强;且炉内温度水平降低,均有利于降低N O排放量。

4.3C风风率对煤粉燃尽率有较大的影响;随着C风风率的降低,炉内回流区减小,部分煤粉停留时间变短,而煤粉的着火距离变长,使得煤粉燃尽率不断降低。

参考文献[1]任枫.FW型W火焰锅炉高效低NO x燃烧技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2010.[2]赵斯楠,方庆艳,马仑,陈刚.燃烧初期化学当量比对锅炉NOx 生成与排放特性的影响[J].燃烧科学与技术,2017,23(03):236-241.[3]Ma L,Fang Q,Tan P,et al.Effect of the separated overfire air location on the combustion optimization and NOx reduction of a600MWe FW down-fired utility boiler with a novel combustion system[J].Applied Energy,2016,180:104-115.[4]马仑,方庆艳,张成,陈刚,吕当振,段学农.600MW W型火焰锅炉拱上二次风低NO x燃烧特性的数值模拟及优化[J].燃烧科学与技术,2016,22(01):64-70.[5]周安鹂.W火焰锅炉无烟煤掺烧煤泥的试验与数值模拟[D].武汉:华中科技大学,2019.[6]吕当振,马仑,段学农,方庆艳.600MW亚临界W型火焰锅炉低氮燃烧特性数值模拟[J].热能动力工程,2015,30(04):598-604+ 654-655.作者简介:周安鹂(1993,4-),女,籍贯:湖北襄阳,硕士,助教,研究方向:电力生产技术、节能减排技术、电气自动化。

大气式燃烧器内引射器的数值模拟与实验研究

大气式燃烧器内引射器的数值模拟与实验研究

射 器 是 由吸气渐 缩 管、混合 管和 渐扩 管组 成 。引射 出 口的燃气一 空气 混合 均匀 性等 问题进 行研 究 ,从
器是 大气 式燃烧 器 的关键 部件 之一 ,其作用 为 以高 而 实现 改进 和优 化本 引射 器和燃 烧器 的 目的 。
能 量 的气 体 引 射低 能量 的气 体 ,并 使 两 者 混 合 均
出混 合气 体 中氧 气 的体积 分数 。根据 公式(2)可计 算
出一 次空气 系数 。为 了提 高实 验 的精 度 和可靠 性 ,
每 次实 验须 设置 两个 取样 口,且保 证气 流均匀 后取
图 1 引射 器 内流 场 网格
样 ,在相 同的实验 条件 下 ,取 两次实 验 的平均值 。
由 《燃 气 燃烧 与应用 》可 知 ,一 次 空气系 数和
1.2 实验 装置 及 原理
冗 , 结 果 汞 明 数 值 模 拟 对 引射 器 研 究具有 重要 指 壁 面上 采用 无滑移 边 界条件 。
))2012年 第 2期 上 海 煤 气
凰 №
本 文米 用 Solide Workers软 件对 引 射 器进 行 几 何 建模 ,然后 将其 导 入 网格划 分 工具Gambit软件 中
cation
大气 式 燃烧 器 内 引射 器 的数 值 模 拟 与 实验 研 究
上海林 内有 限公司 上 海 理 工 大 学
倪 娟 娟 张海 军
摘要 :文章从数值模拟和实验两方面研究 了上海林 内 2M2F燃烧器 内的引射器 。在 数值模拟 中,分析 了流场、 中 心 轴 上 速 度 分 布 、中 心轴 上 压 力 分 布和 中心 轴 上 当量 比分 布 等 信 息 。在 实 验 中 ,测 量 出了 引 射 器 的一 次 空 气系数和质量引射系数。数值模拟和实验 的结果表 明该引射器 内混合气体 已经混合均匀 ,出口处气 体流速稳 定 ,具有较强的引射能力 ;若在结构比较 紧凑的燃 气具中,可 以缩短该引射器的长度 。 关键词 :引射器 数值模拟 实验

轴流压气机试验台及流场测量技术综述

轴流压气机试验台及流场测量技术综述

Chinese Journal of Turbomachinery Vol.65,2023,No.5Review on Axial Compressor Test Rig and Flow FiledMeasurement Technologies *Yi-feng DaiYa-ping Ju *Zhen LiChu-hua Zhang.(School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University)Abstract:Flow characteristics test is an important means to study aerodynamic performance of axial flow compressors,while compressor test rig is a tool for experimental study of axial compressors.In this paper,air intake system,exhaust system,drive system and flow field measurement technology of axial compressors,based on the present situation of axial compressor test rig at home and abroad,are summarized,while factors of axial compressor test rig design and experiments layout that need to be considered are analyzed ,and the development trend of axial compressor test rig are prospected.Keywords:Axial Compressor Test Rig;Intake System;Exhaust System;Flow Field Measurement;Aerodynamic Performance摘要:流动特性实验是研究轴流压气机气动性能的重要手段,而轴流压气机气动性能测试台是进行压气机试验研究的工具。

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟

旋流燃烧器空气流场特性CFD数值模拟
度下旋流燃烧器空气流场 特性 。结果表明 ,压力最大 区域 主要分布在空气人 口处到二次风门间 、一次风管人 口附近区域 ,随二 次风 门开度增大二次风 门内部 空气流速逐渐增大 ,整体平均空气压力 、空气旋 流强 度 、 旋 转气流存在区域不断减小 ,负压区存 在于旋流器前端到燃烧器空气 出口之 间区域 ,维持火焰稳定 ,对燃烧器结构设计 和实 际应用起 到重要 指导作用 。 关键词 :旋流燃 烧器 ;空气流场 ;C F D;湍流 ;数值模拟
摘要 : 一 二次风配风 比及其流动特性决定燃烧 过程氧气供应 ,对旋流燃烧器燃烧质量有着决定性 的影响。旋流燃烧器内部结构 设 计 、各部件布局 、二次 风门开度都会影响一二次风配风 比及其 流动特性 。C F D 技术 因成本低 、周 期短 ,能直观全面了解流场
分布情况而在燃烧 流动 领域研究被广泛应用 , 故采 用 F l u e n t 对燃烧器 空气 流场情况进行数值模拟和 分析 ,研究不同二次风门开
中图分类号 : T P 3 9 1 . 7 7
文献标识码 :A
文章编号 :1 0 0 9 — 9 4 9 2 ( 2 0 1 5 1 0 1 —0 0 2 3 一 o 6
Nu me r i c a l S i mu l a t i o n o f Ai r F l o w o f Tu r b u l e n t Bu me r Ba s e d 0 n FEA
YANG P e i — k a i , ZHUANG Z h i — y o n g ,C HE N We i — b o
( 1 . Gu a n g d o n g J i a n g l i a nE n e r g yE n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o nC o . ,L t d . ,Gu a n g z h o u 51 0 40 6 ,Ch i n a ;2 . S c h o o l o f

基于Fluent软件炉内冷态空气动力场数值模拟研究

基于Fluent软件炉内冷态空气动力场数值模拟研究

基于 Fluent软件炉内冷态空气动力场数值模拟研究摘要:采用Fluent软件数值模拟某660MW电厂塔式锅炉炉内冷态空气动力场特性,分析了炉内整体流场分布规律、流场切圆分布规律的原因及炉顶受热面速度偏斜产生的原因。

通过数值模拟能够从宏观上掌握锅炉炉内的流场特性,从而为锅炉安全经济运行提供技术支持。

关键词:直流锅炉;热效率;试验内容;试验方法引言近几十年来,随着CFD商用软件的引入与计算机的快速发展,采用Fluent 软件进行电站锅炉数值研究已经非常成熟,Fluent软件数值模拟研究实际锅炉特性有周期短、成本低、适用范围广、精度高等特点[1-5]。

煤粉炉切圆燃烧在我国燃煤电厂运用广泛,本文采用Fluent软件模拟新疆某660MW四角切圆燃烧方式的炉内空气动力场特性。

1 设备系统新疆某(2×660MW)电厂直接空冷火电机组超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,锅炉型号为SG-1997/25.4-M5505,采用单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、一次再热、紧身封闭布置锅炉。

锅炉的变截面塔式布置,炉膛分上下两部分,下部分燃烧室区域为20.355m×20.355m,在燃尽风上部由前墙向后墙截面渐缩,上部分受热面区域20.355m×16.445m。

燃烧系统主风箱设有6层一次风煤粉喷嘴共24只,每相邻一次风喷嘴之间设有二次风喷嘴共32只,上部布置有两级燃尽风共24只。

2 数值模拟流体湍流运动具有复杂性和随机性,目前还未能有一种模型能够精确描述各种流动,尽管如此工程上利用κ-ε双方程模型进行模拟计算较为广泛。

因此本文采用标准κ-ε双方程模型,模拟恒联塔式炉内湍流流动,分析炉内流场的分布情况。

以恒塔式炉为对象,利用Gambit软件建立1:1物理模型。

四角切圆布置网格划分复杂,对燃烧区域采用Paving体网格方式划分,其他部分以六面体网格划分,锅炉几何模型网格划分为43万。

燃烧器喷嘴设为速度入口,出口设为压力出口。

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在燃烧工程领域,水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟一直是一个备受关注的研究课题。

煤粉燃烧作为一种重要的能源利用方式,其优化设计和运行参数对于提高燃烧效率、减少污染排放具有重要意义。

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟可以通过计算机模拟对流场、燃烧特性和热力学参数进行分析和预测,为煤粉燃烧工程的设计和优化提供理论依据和技术支持。

1. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟概述水平浓淡煤粉燃烧器是煤粉燃烧系统中的重要部件,其内部气固两相流动态特性对于燃烧效率和环境排放具有重要影响。

数值模拟是一种有效的研究方法,通过建立数学模型和求解数学方程来描述和预测水平浓淡煤粉燃烧器内的气固两相流动特性,从而为燃烧器的设计和优化提供科学依据。

2. 水平浓淡煤粉燃烧器内气相流动的数值模拟在水平浓淡煤粉燃烧器内,气体流动是影响燃烧效率和稳定性的重要因素。

数值模拟可以通过求解雷诺平均湍流模型(RANS)方程和离散相模型(DPM)方程来描述气相流动的特性,包括速度场、压力场和湍流特性等,从而揭示燃烧器内部气相流动的规律和规律。

3. 水平浓淡煤粉燃烧器内固相流动的数值模拟除了气相流动外,煤粉燃烧器内的固相流动也是十分复杂的,研究固相流动对优化燃烧过程至关重要。

数值模拟可以通过求解颗粒流体动力学(PFD)方程来描述固相颗粒的运动和燃烧过程,其中包括颗粒的输运、碰撞和燃烧过程,为燃烧器内固相流动的规律和规律提供重要信息。

4. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的耦合数值模拟气固两相流动是水平浓淡煤粉燃烧器内最为复杂的部分,气相流动和固相流动之间存在多种相互作用和耦合关系。

数值模拟可以通过耦合求解气相流动和固相流动的方程来综合分析气固两相流动的特性,包括颗粒的输运、燃烧和热力学参数的耦合关系,为水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的整体特性提供全面的理论支持。

5. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在煤粉燃烧工程中的应用水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在煤粉燃烧工程中具有重要的应用价值,可以为燃烧器的设计和运行参数优化提供重要的理论和技术支持。

内燃机燃烧过程数值模拟与优化设计

内燃机燃烧过程数值模拟与优化设计

内燃机燃烧过程数值模拟与优化设计近年来,随着科技的不断发展和计算机技术的日新月异,数值模拟成为了燃烧学领域中一项重要工具。

内燃机燃烧过程作为研究的重点,可以通过数值模拟来探索不同的设计方案,从而实现优化设计。

本文将介绍内燃机燃烧过程数值模拟的原理和方法,并探讨如何通过数值模拟来优化内燃机的设计。

一、内燃机燃烧过程的数值模拟方法1. 数值模拟原理内燃机燃烧过程的数值模拟是基于传热、传质和反应等物理过程的方程组。

通过求解这些方程组,可以得到燃烧过程中的各个参数和变量,如温度、压力、燃料浓度等。

数值模拟所采用的方法通常包括有限体积法、有限元法、边界元法等。

2. 求解方法在数值模拟中,对于上述物理方程的求解,有两种主要的方法,即拉格朗日方法和欧拉方法。

拉格朗日方法将流体粒子视为固定,通过追踪流体粒子的运动轨迹来求解方程。

欧拉方法则将流体控制体分成小区域,将物理方程应用于控制体上的平均值来求解方程。

3. 模型构建要进行数值模拟,首先需要构建合适的模型。

内燃机的数值模拟通常包括几个方面的模型,如气缸模型、喷油模型、燃烧模型等。

气缸模型用于描述气缸的几何形状和运动情况,喷油模型用于描述喷油器的工作原理和喷油过程,燃烧模型则用于描述燃烧过程的细节。

二、内燃机燃烧过程数值模拟的应用1. 性能优化通过数值模拟,可以对内燃机进行性能优化。

例如,可以通过模拟不同喷油策略对燃料燃烧速率、热效率、排放等性能指标进行优化。

此外,还可以通过对不同设计方案的模拟比较来确定最佳设计参数,如气缸几何形状、进、排气道形状等。

2. 目标研究数值模拟还可以用于研究特定的问题和机理。

例如,可以通过模拟燃烧过程来研究污染物生成机理,以及探索减少污染物生成的方法。

此外,还可以通过模拟燃烧过程中的流场来研究燃料喷射和混合过程,以及燃烧不稳定性和振荡等问题。

三、内燃机燃烧过程数值模拟优化设计的案例实际上,数值模拟在内燃机燃烧过程的优化设计中已经有了广泛的应用。

AVC预混燃烧流动特性的数值模拟

AVC预混燃烧流动特性的数值模拟

AVC预混燃烧流动特性的数值模拟孙海俊;曾卓雄;徐义华;田佳莹【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)017【摘要】In order to study the turbulent combustion and flow characteristics in advanced vortex combustor,the combustion and flow processes were numerically calculated by using premixed combustion model.During which the distributions of temperature filed and flow field were obtained,while the influence rules of gas equivalent ratio,gas velocity and gas temperature on the premixed combustion flow areanalyzed.Results show that the cavity and recirculation zone behinds the rear bluff body in combustor are the primary combustion zones,where there form symmetrical vortex pairs; The various working condition parameters have influences on distribution of temperature,component and flow filed.With the rise of gas velocity,the temperature in cavity elevates,the inner and exit radial temperature of combustor increase with the rise of gas temperature,while the cavity has the performance to maintain a high ignition temperature under different working conditions.%为探究先进旋涡燃烧室内湍流燃烧流动特性,应用预混燃烧模型,对燃烧室内燃烧及流动过程进行了数值模拟.得到了燃烧室内温度场及流场的分布情况.分析了不同燃气当量比、燃气速度和燃气温度对燃烧室预混燃烧流动的影响规律.结果表明:燃烧室内凹腔及后钝体回流区是主要燃烧区域,主燃区可形成均匀对称的旋涡对;不同工况参数对燃烧室内温度、组分和流场分布有影响.凹腔内温度随进气速度增大而增加,燃烧室内温度和出口径向温度随燃气温度增大而增大,且在不同工况下,凹腔内都能维持较高的点火温度.【总页数】6页(P4843-4848)【作者】孙海俊;曾卓雄;徐义华;田佳莹【作者单位】西北工业大学航天学院,西安710072;南昌航空大学飞行器工程学院,南昌330063;南昌航空大学飞行器工程学院,南昌330063;南昌航空大学飞行器工程学院,南昌330063;南昌航空大学飞行器工程学院,南昌330063【正文语种】中文【中图分类】V231.2【相关文献】1.预混燃烧混合器流动特性研究 [J], 郭甲生;秦朝葵;孙秀丽;余斌2.钝体燃烧器湍流预混燃烧流动特性的模拟 [J], 尹航;钟仕立;戴韧;何定兵3.旋流器通道宽度对旋流预混燃烧特性影响数值模拟 [J], 付忠广;王瑞欣;石黎;宋家胜4.旋流驻涡燃烧室预混燃烧流动特性数值分析 [J], 要晋龙;徐青;鄢平华;孙海俊5.旋流非预混燃烧火焰流动特性的实验研究 [J], 葛冰;臧述升;郭培卿因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

火箭发动机射流动力学仿真研究

火箭发动机射流动力学仿真研究
(1)发动机单机燃气自由射流流场特性研究· (2)发动机整体燃气射流流场特性研究; (3)导流槽内燃气射流流场仿真研究。
1计算模型
本文采用数值模拟方法对某型火箭发动机单机和整体燃气射流场以 及导流槽内部燃气射流流场分布进行射流动力学仿真研究,研究流场中 温度、压力、速度等参数的分布特性,验证数值仿真方法的可靠性,同 时为导流槽方案优化设计提供有价值的数据,对导流槽设计及试验具有 重要的指导意义以及实用价值。
区内的气流方向为在C点与Ⅲ区内的流动方向匹配,形成TBCCB扩张
的锥形激波。BC激波在自由边界上反射,在BB截面上将形成一系列膨
胀波,燃气流开始膨胀。在BB截面以后的流动有两种情况,一种是当
62.中国制造 万业方信息数化.据2008年12月
喷管出口燃气流压力比很小时,马赫盘半径较大,BCCB激波后的燃气 流为亚声速流动t另一种则是喷管出口燃气流压比不太小时,马赫盘半 径较小,燃气流经过BCCB激波后仍为超声速流动,但压力已经高于外 界环境大气压,形成超声速欠膨胀流动。I型发动机燃气流在BB截面以 后的流动属于亚声速轴对称射流,而II型发动机燃气流在BB截面以后 的流动为超声速欠膨胀轴对称射流。详细的计算方法参见文献【l】。
图7导流槽射流冲击壁面温度分布
对照仿真结果和实际发射过程中的测量结果,通过分析导流槽内部 燃气射流流场的分布特性,可知流场结构和热力学参数的分布规律基本 相同,导流面上承受发动机燃气射流冲击的部位,特别是II型发动机出 口燃气射流的位置是烧蚀最严重的位置.在与导流面发生相互作用以 后,燃气射流被导流面导引,向下游出口处扩散,最终离开导流槽,流 向远离发射台的位置。由壁面典型温度的变化情况可知,数值仿真结果 与实测结果变化过程基本一致,壁面的最高温度的位置和出现时间也基 本相同。一方面,通过仿真与实测结果的对比,验证了仿真计算的简化

反吹系流煤粉燃烧技术对炉内空气动力场影响的试验和数值模拟

反吹系流煤粉燃烧技术对炉内空气动力场影响的试验和数值模拟

反吹系流煤粉燃烧技术对炉内空气动力场影响的试验和数值模

何庆;章明川;陈启峰;范卫东;周月桂;席时桐
【期刊名称】《热能动力工程》
【年(卷),期】2000(15)5
【摘要】对引进型 30 0MW机组四角切向燃烧锅炉实施反吹系流技术改造 ,进行了冷态模化试验和数值模拟。

试验和数值结果表明 :在原炉上实施一次风反吹技术能够改善炉内空气动力场 ,解决炉内各种火侧问题。

【总页数】5页(P532-536)
【关键词】反吹系流;炉内空气动力场;数值模拟;煤粉燃烧
【作者】何庆;章明川;陈启峰;范卫东;周月桂;席时桐
【作者单位】上海交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK224.11
【相关文献】
1.330 MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内速度场分布的数值模拟 [J], 李芳芹;李赫男;任建兴
2.煤粉锅炉旋流燃烧器空气动力场的数值模拟 [J], 方月兰;林阿彪;荆有印
3.过量空气系数对300 MW锅炉炉内煤粉燃烧过程影响的数值模拟 [J], 童家麟;赵振宁;叶学民;王晶晶
4.导流板式煤粉燃烧器炉内空气动力场的试验研究 [J], 李凤瑞;池作和;周昊蒋;啸雷宇;张孝强;岑可法
5.水平浓淡风煤粉燃烧器炉内空气动力场的试验研究 [J], 朱彤;马喜晨;夏春怿;信伟;孙绍增;吴少华;秦裕琨
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国内图书分类号: TK224国际图书分类号: 621.18工学硕士学位论文周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟硕士研究生:魏宏大导师:李争起教授申请学位:工学硕士学科、专业:热能工程所在单位:能源科学与工程学院答辩日期:2008年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index:TK224U.D.C.: 621.18A Dissertation for the Degree of M. Eng.EXPERIMENTAL STUDY AND NUMERICAL SIMULATION ON AERODYNAMIC FIELD OF TANGENTIAL BIAS SWIRL BURNERCandidate:Wei HongdaSupervisor:Prof. Li ZhengqiAcademic Degree Applied for:Master of Engineering Specialty:Thermal Energy Engineering Affiliation: School of Energy Science & Eng. Date of Defence:July, 2008Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要哈尔滨锅炉厂引进英国MBEL公司(英巴)公司技术的周向浓淡旋流燃烧器,前后墙对冲布置。

在锅炉实际运行中出现了燃烧器附近水冷壁结渣的问题。

针对这个问题,结合周向浓淡旋流燃烧器的工作原理,从试验和数值模拟两方面分析产生这些问题的可能原因,建立冷态模化试验台,通过试验和数值模拟的研究,力求寻找可行性方案。

在对周向浓淡旋流燃烧器空气动力场试验结果中可以看出,中心回流区分布均不对称,原燃烧器模型当燃烧器中心风率为设计值时,中心回流区起始于燃烧器喷口内,在一次风与内二次风喷口延长线之间,煤粉易在燃烧器预混段内着火燃烧。

原燃烧器模型一次风与二次风混和过早,造成携带煤粉的一次风被旋转的中心风和二次风带动旋转,在经过预混段后进入炉膛,易被甩到水冷壁上,造成燃烧器喷口及周围水冷壁的结渣。

试验中射流扩展角最大为90°,乙二醇烟雾示踪试验表明各结构的外二次风扩展角差别不大,均在60°左右,不存在气流飞边的现象。

将内二次风喷口向炉内推进使得中心回流区逐渐变小,当推进至外二次风扩口后端时中心回流区最小,中心回流区减小则卷吸的高温烟气量也相应减小,有利于减少燃烧器喷口结渣。

从周向浓淡旋流燃烧器空气动力场模拟结果中可以得出,通过中心线回流区分布不对称的原因是一次风与燃烧器中心线偏离一定距离切向进入,切向速度沿圆周方向分布不对称,导致整个流场的分布不对称,从而产生了中心回流区分布不对称这一现象。

从原型燃烧器喷口处轴向、切向、径向速度分析可知,原型燃烧器喷口结渣的原因同样是一次风在旋转的中心风和内二次风的带动下旋转运动并不断向喷口四周扩散,造成一次风携带的颗粒被甩到燃烧器喷口和水冷壁上,从而造成结渣。

切向速度差别不大,原型燃烧器模拟的结构轴向速度衰减的最快,径向速度最大,最容易结渣,而将内二次风喷口向炉内推进,径向速度的绝对值最小,有利于减少结渣,但是不能根除结渣,模拟中同样发现不存在气流飞边的现象。

周向浓淡旋流燃烧器空气动力场试验和模拟结果分析,找到了燃烧器附近水冷壁结渣的部分原因,并提出了解决方案,在工程实践中具有一定的指导意义。

关键词旋流燃烧器;结渣;空气动力场;回流区;数值模拟- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThe circumferential bias swirl bunner(CBSB) imported from babcock UK by Harbin Boiler Company was applied in the opposed wall firing boiler and caused slagging nearby the burner. Cold model experiments and numerical simulation combined with analyse of the working principle of the CBSB was performed to explore the reasons of this problem and to search for feasible scheme.Results of the aerodynamic experiments indicate that the central recirculation zone asymmetrically distributes. When the rate of the central air equal to design value, the recirculation zone started in the spout of CBSB, between the elongation line of the primary air and the secondary air spout and the pulverized coal fired easily in the premixing segment. Therefore, the primary air and the secondary air mix in advance ,which prompt the primary air with pulverized coal to rotate with the swiveling central air and secondary air and reach the water-wall after the premixing segment. That’s the reason of slaging in the water-wall around the nozzle of burner. The most expansion angle is 90°in the experiment. It is indicated that the expansion angle of the outer secondary air had little difference in the five Structures, which is about 60°in the smoke tracing experiment. The slagging is not caused by flash. The central recirculation zone became smaller while the nozzle of inner secondary air was moved towards furnace. The least central recirculation zone can be got while the nozzle of inner secondary air was just behind the flaring of outer secondary air. The high temperature flue gas entrained by the central recirculation zone reduces with the decrease of area of the central recirculation zone which helps to reduce slagging.Results of numerical simulation of the aerodynamic field indicate that the reason of central recirculation zone unsymmetrical distribution is that the primary air is injected to the internal barrel in a tangential direction through the nozzle, and it had a certain distance deviation from the central line of the burner. Along the circumferential direction the tangential velocity distributed unsymmetrically causing the whole aerodynamic unsymmetrical distribution.According to the figures of the axial velocity, radial velocity, tangential- II -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文velocity at the nozzle of the CBSB, the conculsion can be drawn that the reason of slagging was also the primary air with pulverized coal driven to rotate with the swiveling central air and secondary air and the pulverized coal continuously diffusing widely near the water-wall. Tangential velocity had little difference. In the Structure 1, the axial velocity was the most fast attenuation, the radial velocity was the highest, it is the easiest slagging. While the nozzle of inner secondary air was moved towards furnace, the absolute value of radial velocity reduces, which is benefital to lessen slagging, but the movement of nozzle of inner secondary air can not eradicate slagging. It was also found that the jet was not flash in the simulation.This paper studys the results of slagging through the expriments and numerical simulation of the aerodynamic field ,and puts forward solution of slagging, which has important guiding significance and application value in engineering practice.Keywords Swirl burner; Slagging;Aerodynamic field;Recirculation zone; Numerical simulation- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 煤粉燃烧技术的研究意义 (2)1.2.1 我国的煤粉燃烧技术发展 (2)1.2.2 煤粉燃烧产生的环境问题 (4)1.2.3 煤粉燃烧产生的结渣问题 (4)1.3 旋流煤粉燃烧器的类型 (6)1.3.1 普通型旋流燃烧器 (6)1.3.2 分级型旋流燃烧器 (7)1.3.3 浓缩型旋流燃烧器 (8)1.4 课题来源及研究内容 (11)1.5 本章小结 (11)第2章 1956t/h电站锅炉概况及燃烧器工作特性 (12)2.1 1956t/h电站锅炉概况 (12)2.2 周向浓淡旋流燃烧器的结构及原理 (15)2.3 周向浓淡旋流燃烧器出现的问题 (16)2.4 本章小结 (16)第3章实验室燃烧器模型及实验系统 (17)3.1 实验系统及实验原理 (17)3.1.1 实验系统 (17)3.1.2 笛形管测量原理及其标定 (18)3.2 燃烧器模化原理 (20)3.2.1 模化原理的必要性 (20)3.2.2 几何模化 (20)3.2.3 自模化区 (21)3.2.4 动量模化 (21)3.2.5 实验模型参数的计算 (23)3.3 实验工况排定 (27)- IV -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.4 本章小结 (28)第4章周向浓淡旋流燃烧器的空气动力场试验 (29)4.1 周向浓淡旋流燃烧器飘带试验分析 (29)4.2 周向浓淡旋流燃烧器烟雾示踪试验分析 (32)4.3 本章小结 (37)第5章周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的数值模拟 (38)5.1 FLUENT软件介绍 (38)5.1.1 FLUENT软件的结构及计算流程 (38)5.1.2 FLUENT软件的求解器和边界条件 (39)5.1.3 FLUENT软件的模型 (39)5.1.4 FLUENT软件的特点 (40)5.2 FLUENT软件应用情况 (40)5.3 气相湍流模型 (41)5.3.1 微观模拟 (41)5.3.2 概率密度函数模拟 (42)5.3.3 统观模拟 (42)5.4 本文所采用的模型和条件 (42)5.4.1 本文所采用的模型 (42)5.4.2 边界条件 (45)5.4.3 工况排定 (46)5.5 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场数值模拟分析 (47)5.5.1 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场数值模拟与试验对比 (47)5.5.2 周向浓淡旋流燃烧器速度场分析 (49)5.6 本章小结 (53)结论 (54)参考文献 (55)攻读学位期间发表的学术论文 (60)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (61)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (62)哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 (63)致谢 (64)- V -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景中国是煤炭生产和消费大国,目前煤炭提供了我国一次能源的70%左右[1],在可预见的几十年内煤炭仍是我国主要的一次能源。

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