煙氣發(fā)生器燃燒流場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、本文的研究對(duì)象是某型渦輪增壓器試驗(yàn)臺(tái)上的煙氣發(fā)生器，它是煙氣發(fā)生裝置，為試驗(yàn)臺(tái)提供額定溫度和流量的煙氣，以確保渦輪增壓器正常工作。隨著計(jì)算流體力學(xué)和燃燒理論的發(fā)展，數(shù)值模擬煙氣發(fā)生器內(nèi)部燃燒流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等復(fù)雜過程已成為可能。應(yīng)用數(shù)值模擬的方法可以對(duì)實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行預(yù)估，而不需要大量的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用數(shù)值模擬的方法來解決煙氣發(fā)生器燃燒性能的分析和工程設(shè)計(jì)，有利于提高工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 本文針對(duì)煙氣發(fā)生器內(nèi)部穩(wěn)態(tài)三維反應(yīng)流進(jìn)

2、行了數(shù)值模擬，建立了煙氣發(fā)生器穩(wěn)態(tài)三維湍流反應(yīng)流的數(shù)學(xué)模型。采用RNGκ-ε雙方程湍流流動(dòng)模型模擬內(nèi)部流動(dòng)；采用化學(xué)反應(yīng)的簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)來模擬煙氣發(fā)生器內(nèi)部湍流擴(kuò)散燃燒；采用顆粒群軌道模型來描述液滴離散相的運(yùn)動(dòng)軌跡和變化歷程。在數(shù)值模擬過程中，對(duì)于控制方程采用一階迎風(fēng)格式的差分格式進(jìn)行離散，壁面處理采用壁面函數(shù)法；采用SIMPLEC算法來解決壓力速度耦合問題；用多重網(wǎng)格法來求解離散方程。 本文首先對(duì)此煙氣發(fā)生器原始設(shè)計(jì)方案進(jìn)行

3、三維建模和流場(chǎng)分析，并且找出原始設(shè)計(jì)中存在的問題，通過改進(jìn)其幾何結(jié)構(gòu)，得到煙氣發(fā)生器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。對(duì)煙氣發(fā)生器進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了各流場(chǎng)參數(shù)同平均混合分?jǐn)?shù)、混合分?jǐn)?shù)脈動(dòng)均方值的關(guān)系圖，煙氣發(fā)生器內(nèi)部溫度、壓力、速度、流線、密度、各種燃燒產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)等一系列湍流燃燒流場(chǎng)的特性參數(shù)分布，并對(duì)這些參數(shù)分布進(jìn)行了分析。 計(jì)算結(jié)果表明，由于原始設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)的不合理，造成爐膛內(nèi)流動(dòng)不合理，燃燒集中，高溫區(qū)貼近壁面，出口平均溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要