3旋流燃烧室头部冷态流场数值计算与试验验证

为了探究单管燃烧室壁面开设光学观察窗与3维倾斜冷却孔对燃烧室冷态头部流场结构的影响规律,利用CFD软件对某型发动机单头部燃烧室结构及简化结构的流场特性进行数值计算,并利用粒子测速仪(PIV)对开设光学观察窗的单管燃烧室头部冷态流场进行了试验验证。结果表明:单管燃烧室冷态流场数值计算结果与PIV测量结果基本相同,验证了数值计算的准确性。燃烧室进口空气流量的增加不影响燃烧室回流区的大小;单管燃烧室壁面冷却孔的布置位置对冷态流场中心回流区几乎无影响;在单管燃烧室水平方向壁面上开设光学观察窗,对水平方向的回流区影响较大,而垂直平面上的回流区几乎不受影响。

基于PIV的中心分级燃烧室冷态流场试验

为了掌握中心分级燃烧室流场特性,利用粒子图像测速仪(PIV)对中心分级燃烧室的冷态流场进行试验,对具有不同流通面积的主模旋流器和副模旋流器出口流场进行了对比。结果表明:在压降相同条件下,副模旋流器单独工作时流过的空气流量约占主、副膜旋流器同时工作时的1/3;副模单独工作时,流场中无明显回流区,这表明副模旋流器主要作用是在燃烧室头部提供高速气流与燃油喷嘴喷出油雾颗粒充分混合形成油气混合物;在压降不变的条件下,随着主模旋流器流通面积的增加,空气流量增大,燃烧室头部流场分布受流通面积影响显著;在流通面积不变的条件下,随着供气压降的提高,空气流量增大,流场中旋转回流区位置向燃烧室头部方向移动,面积减小,中心回流区位置基本不变,回流速度加快。

卧式煤无烟燃烧锅炉炉内冷态流场的数值模拟

煤无烟燃烧技术是一种将移动床煤气发生炉与层状燃煤锅炉有机地结合在一起的复合燃烧技术。撞击流技术被创造性地应用于所开发的煤无烟燃烧锅炉的二次风系统中,其目的是在炉内形成稳定的湍流流动,加强炉内的混合、燃烧与传热, 同时实现炉内的消烟与除尘。该文采用e-k双方程湍流模型,用SIMPLE算法进行炉内三维流场的计算,模拟结果定性地体现了撞击流的特点,揭示了卧式煤无烟燃烧锅炉的运行机理。

LPP低污染燃烧室冷态流场与油雾特性

为了研究某贫油预混预蒸发(Lean premixed prevaporized,LPP)低污染燃烧室冷态流场和油雾特性,本文采用粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)首先试验研究不同进口空气流量对燃烧室冷态流场的影响,其次分别在单开值班级喷嘴、主级喷嘴以及同开主级和值班级喷嘴时,分析了燃油流量分配和值班级喷嘴位置对燃烧室油雾特性的影响。试验结果表明:在LPP燃烧室头部流场存在中心回流区、角落回流区和唇口回流区,中心回流区宽度随着距燃烧室头部距离的增加先逐渐增加,而后逐渐减少,且进口空气流量对燃烧室回流区形状影响不大;单开值班级喷嘴时,供油量增加,燃烧室油雾特性变差;单开主级喷嘴时,主级供油量增加,燃烧室油雾特性得到改善;主级和值班级喷嘴同时打开时,随着主级供油量增加,值班级供油量减少,燃油雾化特性得到改善;值班级喷嘴位于喉道处时燃油雾化效果优于值班级喷嘴在旋流器出口处。

采用不同湍流模型及差分格式对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态流场的数值模拟

采用商业软件 FLUENT所提供的不同湍流模型 ;K-ε模型、RNG K-ε模型、带旋流修正的 RNG K-ε模型、Realizable K-ε模型、雷诺应力模型 ,对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态气相流动进行了数值模拟。为减小数值伪扩散对强旋流动的影响 ,本文采用了减小网格尺寸和提高差分格式精度等措施。通过与实验结果的对比分析 ,客观评价了这些模型与方法对该流动模拟效果的影响 ,为理论分析强旋湍流流动和对四角切向燃烧煤粉锅炉内流体流动的工程设计提供了参考依据。图 5参

Texaco气化炉冷态流场和湍流混合的数值模拟

在直径为1000mm,高4000mm的双通道射流喷嘴的气化炉上,以Texaco气化炉冷模试验为基准对象,将空气经环隙和中心射入气化炉,以氢气为示踪剂,预测环隙和中心射流的混合程度。结合流体质量与动量守恒方程和k-ε湍流模型,用SIMPLER算法计算,对气化炉内的冷态流场和湍流混合进行了模拟,模拟了炉内速度分布、量纲一浓度分布、混合分数分布和轴向衰减的情况。结果显示:气化炉内浓度分布极不均匀;炉内存在富氧和贫氧区;环隙和中心通道射流动量比加大,混合分数沿轴向衰减加快,达到充分混合的时间缩短。模拟结果与冷模试验结果的比较表明计算值与试验值吻合良好。

渣油气化炉冷态流场研究(Ⅱ)

以空气为介质,用激光多普勒测速仪,在渣油气化炉模型中进行了速度分布测定,研究了射流径向增长、轴向衰减、最大回流量、径向速度分布规律。ln[-ln(W/W_m)]=-0.3944+1.4694ln(R/R_(0.5))1/W_m=0.0764[1+(X/X_u)^(5.4717)]R_(0.5)=0.0763[1+(X/X_r)^(4.8017)]Q_m=-0.1124+4.

新型煤粉燃烧器冷态流场特性和热态实验

对端面旋流进风结构的新型煤粉燃烧器进行了冷态流场特性和热态中试实验。冷态实验结果表明 :端面旋流进风结构能获得对称、均匀的流场 ,燃烧器的进、出口结构对燃烧器内压力场和流场分布影响很大 ;出口直径的大小决定中心回流区域的大小 ;环形叶片进口位置的变化对燃烧器内流场的影响集中在燃烧器头部。热态实验表明 ,当煤粉粒径小于 0 .2 mm时 ,燃烧器内温度可达 16 0 0℃ ,能实现顺利排渣 。

窑头四风道燃烧器冷态流场数值模拟

对某窑头四风道燃烧器进行三维建模和网格划分,并采用标准k-ε湍流模型对其进行冷态下气相流场数值模拟。计算结果合理反映了窑内的流场变化以及各个管层风在燃烧器工作中的重要作用,并通过改变中心风所占理论燃烧空气的比例,分析了不同风量的中心风对燃烧器流场的影响,对工业中燃烧器喷头结构设计和风量参数选用有着重要的参考价值。

W型火焰煤粉锅炉炉内冷态流场的试验研究及数值模拟

本文对Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内冷态流场进行了模化试验研究，并对炉内流场进行数值模拟。对流场初值采用一维流的处理方法，避免了人工为全场赋合理初值的麻烦，提高了程序的通用性。比较了几种不同的差分格式，计算与试验结果吻合较好。

气体再燃区冷态流场特性的数值模拟

以某气体再燃技术改造后的220t/h锅炉为物理模型,采用标准k-ε双方程湍流数学模型对炉内冷态流场进行模拟计算,并用冷态试验结果对数学模型进行验证.结果表明：实测值与模拟计算值误差为5%~10%,该模型能较好地模拟实际流场工况;增加再燃喷口后,旋流区沿炉高方向拉长,提高了炉内火焰充满度;再燃喷口八点布置方式比四角布置方式的假想切圆直径大66%,且在喷口背火侧形成回流区,明显提高了再燃气流对上升气流的覆盖度;再燃量为5%时,再燃气流无法与炉内上升气流混合,最佳再燃量为15%;再燃区高度距离为3 600mm较为合理,增大再燃区距离对流场分布影响不大.

超声速燃烧室冷态流场数值模拟研究

超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器理想的动力装置。在进口马赫数2.0、进口总温285K的条件下,对超声速燃烧室的二维冷态流场进行了数值模拟。分析了超声速燃烧室内激波与边界层作用引起的复杂的流场结构;数值模拟获得的激波链结构与实验纹影图吻合较好,所计算的壁面压力分布与实验结果较为一致。相同的反压条件下,随进口马赫数的增大,超音速燃烧室内激波链长度减小。

分级供氧气流床气化炉冷态流场的数值模拟与实验研究

采用标准k-ε湍流模型,运用SIMPLE算法对分级供氧气流床气化炉炉内的流场进行了数值模拟,并对实验测量结果与数值模拟结果进行比较,得到两者吻合的结果。通过对模拟结果进行分析,发现炉膛内存在回流区,并不是一个简单的平推流;二次喷嘴的开启对喷嘴所在面的流场有较大影响;同时二次喷嘴的高度对炉内流场分布也有影响。

水泥窑用四通道燃烧器冷态流场模拟研究

对两种结构的水泥回转窑用四通道燃烧器模型进行数学建模,并利用FLUENT软件对其冷态下的流场进行数值模拟。分析了燃烧器旋流角度、外轴流风速度和结构对回转窑内流场状态的影响。研究结果表明,旋流角度为30°,外轴流风速度为250m/s时,燃烧器的流场较为理想,"低压损"燃烧器的流场速度分布较均匀,且实际应用效果好。

两维激光多谱勒测量模型燃烧室内冷态流场

文章叙述了采用激光多谱勒速度计对压缩空气模拟气体燃料的燃烧室内冷态流场的 二维测量，获得了轴向速度Ｕ、切向速度Ｖ、轴向均方根速度ＵＲＭＳ和切向均方根速度ＶＲＭＳ，分析了 燃料喷入在燃烧室内形成的射流对旋流器产生的回旋流场的影响。

侧壁激波诱导下凹腔燃烧室冷态流场实验观测

在单凹腔燃烧室中引入侧壁激波,为研究燃烧室内部流动特性,采用纳米粒子平面激光散射技术和粒子图像测速技术对全尺寸玻璃燃烧室模型进行流场观测,获得了冷态流场展向和法向的瞬态灰度图及平均速度场。实验结果表明:在远壁面区域,凹腔内部速度与密度都较低;引入侧壁激波后,近壁面区域凹腔与主流的质量与动量交换增强,速度与密度升高;受到侧壁激波影响,燃烧室底壁边界层不再均匀,凹腔中后部产生大规模低速区,具有明显三维特性。

四角切圆煤粉炉含过热器冷态流场数值模拟研究

由于数值计算网格量的限制,已有的针对炉膛内流场的数值模拟大多把过热器忽略掉。现提出把过热器简化为多孔介质模型,在计算过热器气动特性的基础上,有依据的设置多孔介质模型气动特性参数,使炉膛内流场仿真更接近于实物模型。湍流模型采用Realizable k-ε湍流模型,可以形象地再现炉内空气动力场。

四角燃烧炉内冷态流场的数学模拟

本文直接将k—ε双方程湍流模型应用于大型炉膛的三维冷态流场计算。给出了三维流场计算的模型方程,对倾斜壁面及入口的边界条件作了特殊处理。用作者编制的计算机程序对SG—400T/h锅炉燃烧室的冷态流场进行了计算,并与已有的试验结果进行了对比,结果较好。计算表明:k—ε双方程模型能用于大型炉膛的流场计算,其结果在工程上具有重要的参考价值。

燃气轮机燃烧室三维冷态流场数值模拟

本文针对某燃气轮机环管型燃烧室三维冷态流场的数值模拟问题进行了研究。根据该型燃气轮机燃烧室的设计图纸建立真实的三维计算几何模型;在计算中采用SIMPLE算法,k-ε双方程湍流模型,对其进行了冷态空气流场的数值模拟;通过对各处流场分布的分析,特别是对主要区域各关键截面的流动分析,可以判断出燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构,并为开展燃烧室热态流场的数值模拟奠定了基础。

多旋流平焰烧嘴加热炉内冷态流场的数值模拟

对多旋流平焰烧嘴加热炉内的冷态流场进行了数值模拟研究 ,并对烧嘴设计进行了优化。数值模拟是在任意拉格朗日—欧拉 (AL E)框架下 ,采用有限体积法自行开发的三维非定常流体流动的计算程序基础上进行的 ,通过模拟得到了加热炉内的三维冷态流场 ,并且为了优化炉内流体流动 ,改进了旋流烧嘴的设计。模拟结果表明烧嘴优化后炉内气流速度分布更加合理 。