湍流燃烧模型在燃气轮机燃烧室模拟中的运用与对比

利用Fluent商业软件,对燃气轮机燃烧室C16H29非预混燃烧流场进行数值模拟。针对燃烧室的额定工况,分别采用简单概率密度函数模型、涡耗散模型、涡耗散概念模型的2步反应和5步反应过程,对湍流燃烧流场进行对比数值分析,同时,考察燃烧室Thermal和Prompt NOx排放性能。通过比较发现,有吸热反应过程的EDC-5步模型所得流域内燃烧区温度较低;出口温度均匀性最好,最大不均匀度28%;NOx排放量最少。结果表明,该模型能够更合理地预测燃烧室的流场分布。

湍流燃烧模型在燃烧室数值计算中的对比分析

对比分析了不同燃烧模型对某型回流式燃气轮机燃烧室流场的影响,建立了描述燃烧室流场的控制方程组,采用Realizable k-ε湍流模型,湍流燃烧模型分别为涡耗散模型(ED)、涡耗散概念模型(EDC)、简单概率密度模型(PDF)和稳态小火焰模型(SFM)。对比分析了不同燃烧模型下燃烧室的温度场、速度分布以及NOx排放量,并与该燃烧室实际工作性能做了对比。结果表明:ED与EDC模型均高估流域最高温度,造成NOx排放过高,而PDF与SFM均合理地模拟出燃烧室内部流场,尤以SFM模拟的效果最佳;四种模型均合理模拟出口温度场和速度场。

不同反应机理及模型对燃气轮机燃烧室数值模拟结果的影响

对甲烷燃烧NOx排放的5种典型机理进行分析比较,对比了详细机理、稳态假设简化机理和经验拟合机理在燃烧室NOx排放数值模拟中的特点,并运用这些机理计算了与燃气轮机燃烧室工况相似的湍流燃烧过程.通过已有试验结果对模型进行校验,讨论了模型参数、压力等对温度和NOx排放的影响,结果表明:模拟结果与试验结果较吻合,说明合理选择化学反应模型、湍流模型和燃烧模型,可以提高计算效率及保证结果的准确性.

湍流燃烧模型对某燃气轮机燃烧室性能计算的影响

针对某型燃气轮机环形燃烧室,通过数值模拟,对比分析了Standard k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε、Standard k-ω、雷诺应力五种湍流模型以及简单概率密度模型(PDF)、有限速率模型、涡耗散模型(ED)、涡耗散概念模型(EDC)四种燃烧模型对环形燃烧室性能计算的影响。结果表明:Realizable k-ε模型模拟的冷态流场与PIV试验测量结果最符合;EDC模型最能合理的模拟燃烧效果,但在预测NO x排放时不如有限速率模型精确。以上结论为后续该型号燃气轮机环形燃烧室的数值计算和设计提供了参考。

多流体模型在燃气轮机燃烧室三维反应流中的应用

对一种模型燃气轮机燃烧室中的三维反应流进行了数值模拟。模型燃烧室的燃料是 CH4 ,燃烧类型是预混燃烧。在数值模拟过程中 ,采用了 Spalding于 1 995年提出来的多流体模型来对燃烧室中的湍流预混燃烧进行了数值模拟。在数值模拟过程中考虑了辐射问题 ,采用了六通量辐射模型。通过数值模拟给出了速度、压力、湍流脉动动能、湍流动能耗散率、焓值、湍流粘度、温度、密度、燃烧产物质量分数、氧的质量分数、燃料 /空气混合比、燃料质量分数、空间三个方向的辐射热通量以及各种流体的质量分数等变量的分布情况。此外 ,还采用传统的旋涡破碎模型对此燃烧室进行了数值模拟 ,并对两种方法的结果进行了分析比较 ,由分析可以看出多流体模型的结果更接近于实际情况。