内旋自转旋流器数值模拟与试验研究

在旋流器对颗粒物料进行粗细分级时,短路流加剧了溢流跑粗现象,降低了旋流器的分离精度。为解决上述问题,设计了一种带有自旋叶轮结构的旋流器,依靠内旋流推动叶轮旋转,减少短路流量,强化旋流分离过程。为了论证设计思路的正确性,进行了数值模拟与物理试验,系统考察了内旋自转旋流器的流场特性及分离性能。结果表明,与常规旋流器相比,内旋自转旋流器的空气柱直径减小,叶轮下部区域减小更加明显,旋流器的有效分离空间增大;内旋自转旋流器切向速度增大,离心力场增强,轴向速度降低,颗粒分离停留时间延长,流场特性均向着强化分离过程的方向改善;内旋自转旋流器短路流流量减少,溢流产品-30μm含量提高了4.92个百分点,以-30μm计的综合分级效率高3.21个百分点。因此,内旋自转旋流器的溢流细颗粒回收率更高,溢流跑粗现象得到改善,旋流器分离性能得到提高。

旋向对中心分级燃烧室流场及温度场影响研究

采用数值模拟方法对中心分级多点直喷燃烧室冷/热态流场和温度场进行研究,揭示了流场和温度场之间的相互作用机理,获得了旋流器旋向对流场和温度场的影响规律。结果表明:冷态条件下,旋流器不同旋向时均形成了张角为17°的中心回流区,但同旋向下形成的中心回流区尺寸更大;随着燃烧释热的加入,不同旋向燃烧室形成了尺寸相同的中心回流区,而且张角增大为45°;不同轴向位置的切向速度分布云图依次形成“圆形”、“菱形”、“椭圆形”和“上下对称”结构,分别表征了中心回流区开始形成、初步发展、充分发展和逐渐消失4个过程;燃烧室内旋流空气切向速度越小,近出口中心位置的轴向速度越大,导致燃烧室出口热点温度越高,因此旋流器同旋向时具有更好的出口温度分布因数。

双旋流器不同旋向对燃油火焰特征影响的可视化研究

利用OH平面激光诱导荧光技术,测量了不同旋向(同向和反向)的双旋流燃油燃烧器扩散火焰特征,考察了不同当量比下火焰内部的OH浓度分布。实验结果表明,当量比大于0.47时,同向双旋流器的火焰向外偏转,反向双旋流器的火焰向内偏转;当量比小于0.38时,同向与反向双旋流器的火焰均向外偏转;当量比大于0.38时,不同旋向的双旋流燃烧器火焰结构差别较大,当量比小于0.38时,不同旋向的双旋流燃烧器火焰结构相似;随着当量比减小,不同旋向双旋流器的火焰起始张角没有明显变化,但是燃烧区域面积减小,且反向双旋流器燃烧区域面积减小的梯度更大。