基于CFD分析改进三旋流燃烧室头部设计

利用FLUENT,对一多级旋流燃烧室的冷态单相流场进行了数值模拟,基于该流场结果,对该燃烧室头部控制油雾混合的三级涡流器唇口处进行了改进设计。并对两种方案的燃烧室在相同试验条件下进行了贫油熄火油气比、大功率工作时的冒烟指数进行了实验研究。对方案1燃烧室单相冷态流场的结果表明,该燃烧室内部流场和预想的流动组织有较大差别,三级旋流器出口的气流,迅速向径向流去,主燃区的回流区结构不明显,且二级旋流出口和三级旋流出口之间有小回流区。该流场结构解释了方案1燃烧室有很好的贫油熄火性能,但是冒烟指数较高。方案2燃烧室的流场结构,改变了三级旋流出口气流方向,消除了与二级旋流器之间的小回流区。方案2燃烧室在与方案1燃烧室相同试验条件下的实验结果表明,贫油熄火油气比性能下降了7.3%,但发动机大功率时冒烟排放指数改善了29.4%。基于数值分析的燃烧室设计,使燃烧室扩大稳定工作范围的研究取得了进展。

某新型旋流燃烧锅炉的数值模拟

某新型电站锅炉采用了双通道轴向旋流燃烧器、对冲布置、尾部双烟道、烟气挡板调节再热汽温、喷水降温调节过热汽温 ,一次再热、平衡通风的设计。为了更好地把握锅炉的各种性能 ,本文用商业软件FLUENT ,采用相对成熟的数学物理方法 ,对该锅炉进行了全三维燃烧的数值模拟研究 ,详细分析了炉膛内部的温度场和速度场 ,结果表明 :该锅炉的设计基本合理。所进行的数值模拟研究 ,为锅炉的设计、运行及以后的修改设计提供了有益的参考。

雾化加湿器内热质传递过程数值模拟

基于DPM离散模型、collision液滴碰撞模型和breakup液滴破碎模型,对雾化加湿器内的液滴雾化及气液两相间的热质耦合传递过程进行仿真模拟;对不同操作条件下加湿器的出口相对湿度、液滴的蒸发量及蒸发率等进行分析。结果表明,初始海水温度对加湿效果影响较小,初始空气速度和温度对加湿性能影响很大。当喷雾质量流量为3.6 kg/h,初始热空气温度为90℃,初始空气速度为4~5 m/s时,加湿器的蒸发率能达到50%以上,加湿器的出口相对湿度能达到80%以上。研究可为新型喷雾加湿除湿海水淡化系统加湿效果的提高奠定理论基础。

等离子喷涂过程基体温度场分布的数值模拟

等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为:建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体表面温度场分布规律;建立了移动热源加热模型,研究了在不同喷枪移动速度和扫描遍数时基体热量累积规律。结果表明:在静态喷枪加热作用下,基体温度场呈中间高两端低的对称分布状态;随着喷涂距离减小,基体表面最高温度与平均温度显著升高,温度梯度变化明显,高温区域半径显著增大。在动态喷枪加热过程中,基体左右边界热量累积现象明显,且喷枪移动速度越快,基体表面热量累积越少,温度分布梯度越小;随着喷枪扫描遍数的增加,基体中心区域温度呈波浪式上升,温度增长幅度逐渐变小。

聚光镜场和风环境耦合作用机理研究

综合现场实测、风洞实验和数值有限元模拟方法,开展了电站聚光镜场和近地面风环境相互耦合作用机理研究。进行了聚光器场的风场实时监测,分析获得镜场近地面的风速剖面、湍流度剖面、湍流强度、湍流积分尺度、湍流风速谱和峰值因子等参数,总结聚光器场的强季风场的规律和特征。进行了聚光器风荷载边界条件的原型实测和风洞实验,获得强季风作用下的聚光器脉动风压分布规律和特征,获得脉动风压功率谱密度,进而获得聚光器的风荷载边界条件。