带钝体的旋流燃烧器出口气相流场数值模拟

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带钝体的旋流燃烧器出口气相流场数值模拟
董博旭，张宗旺，秦雪刚，侯星慧
（北京科技大学冶金与生态工程学院，北京１０００８３）
摘要：应用重整化群￡模型和雷诺应力模型，在弱旋和强旋两种状态下，对带钝体的旋流燃烧器进行了冷态气相数值计算，弱旋流动以重整化群型计算结果为参考，强旋流动以雷诺应力模型计算结果为参考，对比了燃烧器出口轴向平均速度和切向平均速度变化。模拟结果可以为燃烧器的设计和运行提供依据。
ｈｅｔｏｕｔｌｅｔｏｆｓｗｉｒｌｃｏｍｂｕｓｔｏｒｗｉｔｈｂｌｕｆｂｏｄｖｗｉｔｂｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｗｉｒｌｎｕｍｂｅｒ．ＴｈｅＲＮＧｋ－ｅｍｏｄｅｌｉＳｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｗｅａｋｓｗｉｒｌｉｎｇｆｌｏｗ．ｗｈｉｌｅｔｈｅ
关键词：旋流燃烧器；冷态气相流动；湍流模型；数值模拟中图分类号：ＴＦ５３８．６３文献标志码：Ａ文章编号：１００２ — １６３９（２０１４）０１．００５１．０５
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＧａｓＴｕｒｂｕｌｅｎｔｉｎＳｗｉｒｌＣｏｍｂｕｓｔｏｒｗｉｔｈＢｌｕｆＢｏｄｙ
ＲＳＭｍｏｄｅｌｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｓｔｒｏｎｇｓｗｉｒｌｉｎｇｌｏｆｗ．Ｔｈｅａｘｉａｌａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｙｔａｎｄｔａｎｇｅｎｔｉａｌａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｙｔｏｆｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｔｈｅｂｕｒｎｅｒｉｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｙｎｏｌｄｓｓｔｒｅｓｓｍｏｄｅｌ（ＲＳＭ）ａｎｄｔｈｅｒｅｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎｇｒｏｕｐ（ＲＮＧ）ｋ－ｅｍｏｄｅｌａｒｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｈｅｔｃｏｌｄｇａｓｌｆｏｗａｔ
烧器出口流场特性。为了研究旋流燃烧器出口气相湍流特性，对所设计的燃烧器出口区域的冷态流场进行了数值模拟。利用目前应用较多的重整化群（ＲＮＧ）￡模型及雷诺应力模型，计算了不同旋流强度下的气相流场的速度分布，并对两个模型进行了比较。 ’
ｃｏｍｐａｅｄｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｉｎｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｏｆｃｏｍｂｕｓｔｏｒ．
２０１４年第４３卷第１期
ＶＯ１．４３ＮＯ．１２Ｏ１４鲁午童 Nhomakorabea．
加熟
ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＨＥＡＴＩＮＧ
５１
誊模拟仿真黍
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ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００２－１６３９．２０１４．０１．０１４
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｒｌｃｏｍｂｕｓｔｏｒ；ｃｏｌｄｇａｓｌｏｆｗ；ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
煤粉燃烧在许多行业中普遍存在，如电站锅炉、工
ＤＯＮＧＢｏｘｕ，ＺＨＡＮＧＺｏｎｇｗａｎｇ，ＱｒＮＸｕｅｇａｎｇ，ＨＯＵＸｉｎｇｈｕｉ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＥｃｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）
业炉、加热炉。为了控制煤粉颗粒在燃烧时的行为和提高燃烧效果，旋流燃烧室或者旋流燃烧器被广泛应用。旋流燃烧器显著特点就是能够产生中心回流区，使得高温烟气回流，加热刚刚进人炉膛的煤粉和空气的混合物，使得它们顺利着火，促进煤粉的燃烧等。煤粉燃烧效果很大程度上取决于煤粉颗粒在高温回流区的流动行为。对气相流动和气固两相流动进行研究，有助于认识燃烧室内空气动力场和燃料浓度场、控制燃料和空气的混合、稳定火焰、实现分级燃烧和降低污染物排放，从而实现燃烧装置在高效清洁燃烧方面重要应用价值。作为基础，气体的流动显得尤为重要。旋转射流卷吸高温烟气的能力或者强弱，可以用旋流数 …或旋流强度来表示。当Ｓ＜