煤气化数值模拟中湍流气相反应模型的比较研究

为获得煤气化炉数值模拟研究中常用湍流气相反应模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析比较了3种湍流气相反应模型计算的温度场、浓度场和碳转化率分布,并与实验数据进行比较。结果表明:湍流气相反应模型对气化炉火焰区温度场和浓度场计算影响较大,但是对气化炉后部影响较小;EDM模型对合成气组分的浓度分布预测误差较大;基于单混合分数的PDF模型对喷嘴出口附近的温度场和浓度场的预测结果不合理,但是对气化炉出口参数的预测较为准确;EDC模型预测结果良好,但是会高估火焰温度,进一步考虑基元反应和详细化学反应机理可以改善EDC模型对火焰温度的预测。

气流床气化炉数值模拟中化学反应模型的对比

气流床气化的数值模拟及准确预测对工业生产有重要的指导意义。本文将两种化学反应模型,即有限速率/涡耗散模型与涡耗散概念模型,分别对气流床气化进行模拟分析,通过比较分析得出结论,涡耗散概念模型在模拟气流床气化上优于有限速率/涡耗散模型。

甲烷/空气预混火焰回火特性数值模拟

为了获得有效的预测回火极限的数值模拟方法,对甲烷/空气预混火焰进行了数值模拟。采用不同的反应机理和燃烧模型,针对一个二维轴对称的本生灯,分别对甲烷/空气预混层流火焰和湍流火焰进行了数值模拟,预测了甲烷/空气预混火焰的回火特性,并与Johnson的实验结果进行了对比。对层流火焰的模拟结果表明,采用Smooke-46反应机理能够较为准确地预测层流回火极限。而单步化学反应所预测的层流回火极限要比实验值低得多,这说明单步化学反应下的火焰更难以发生回火。对湍流火焰的模拟结果表明,涡耗散概念模型比有限速率模型更准确地预测了湍流回火极限。有限速率模型所预测的回火极限略高于实验值。

亚燃冲压发动机燃烧室燃油浓度分布预测

基于Fluent两相反应流场计算平台,采用涡耗散概念模型,对典型亚燃冲压发动机燃烧室的两相反应流场进行三维数值模拟计算。重点研究温度场影响下的燃油气相分布,计算给出气相燃油在火焰稳定装置前后以及内部的分布,得到燃油在亚燃冲压发动机燃烧室内分布的一般规律。计算发现,稳定装置内部及近后方燃油分布较富,到达火焰峰以后,燃油浓度急剧下降。计算预测径向蒸发管后壁面与最外环蒸发管内的燃油富集,而中间环蒸发管燃油分布较贫,计算结果与燃烧试验结果一致。

锅炉燃烧及NO_x生成特性的数值仿真

针对煤燃烧排放NOx污染物造成污染,为了能准确地预测NOx的生成及提出更有效的控制NOx排放的措施,提出建立了煤粉锅炉的三维物理模型,并将炉膛分区域进行合理的网格划分。应用涡团耗散概念(EDC)模型耦合对化学反应机理对炉膛内煤粉的流动、燃烧及NOx的生成特性进行研究,炉内各组分的浓度分布与NOx的生成分布存在很强的对应关系,采用EDC模型耦合反应动力学机理进行仿真。结果表明方法可以很好地反映NOx的生成特性。可以较为准确地模拟NOx的生成特性,可准确预测和有效控制NOx的排放,为优化设计提供了理论基础。