挡板宽度对热风炉矩形喷口燃烧器流动的数值模拟研究

针对某钢厂的热风炉矩形喷口燃烧器进行了数值模拟研究,主要考察了不同挡板宽度对管道内流场、燃烧室内流场、出口速度均匀性的影响。结果发现空气在管道内的速度分布不均匀,管道两边的速度比中间大;燃烧器内速度的分布都呈现出两边大中间小的情况,但是随着挡板宽度的增加,挡板边缘气流减弱,中间的气流流速会增加;出口速度的均匀性随着挡板宽度增加而提高,与实验结果对比,误差在1%内。     

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前.内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.     

导流板对脱硫塔除雾器前烟气流场的优化模拟

以湿法烟气脱硫塔为研究对象,对脱硫塔整体结构进行合理的建模和简化。基于Fluent软件平台,在烟道出口处采用几种不同的导流板布置方案,并对各方案脱硫塔内流场进行数值模拟,分析比较不同方案下流场均匀性和压降。结果表明:烟道出口前设置导流板能显著改善出口截面的流场分布及压力分布,不同出口导流板结构对出口流场分布影响程度不同,为选择最优导流板布置形式提供了理论指导。     

考虑小机排汽的凝汽器喉部加装导流装置的数值试验研究

针对某300MW汽轮机带有小机排汽而造成的凝汽器喉部流场分布不合理的问题,提出了喉部改造的必要性。通过对喉部的流场进行三维数值模拟,指出了流场分布不均匀的原因。因此,开展了在凝汽器喉部加装导流装置的数值试验研究,找到了一种合理布置导流装置的优化方案。模拟结果显示:加装导流装置后,流场的分布得到明显的改善,提升了凝汽器喉部出口流场的排汽均匀性,改善了凝汽器的工作条件,为凝汽器喉部的设计和改造奠定了理论基础。     

高压加热器蒸汽冷却段导流筒内流动的数值模拟

采用标准k-ε两湍流模型,假设出口边界增加一段虚拟的发展长度使流动充分发展,利用ANSYS/FLOTRAN CFD对高压加热器蒸汽冷却段导流筒内的流体进行了三维数值模拟,获得了导流筒内高速区、涡流区和回流区域的流场数据,并得到了实际出口截面的流速分布,从而对经过导流筒进入壳体内部的流体流量的均匀性进行了分析.     

600MW汽轮机排汽通道加装导流装置的数值研究

针对某600 MW汽轮机排汽通道出口流场不均匀所造成的排汽压力偏高、经济性降低的问题,对配备双背压凝汽器的汽轮机排汽通道进行三维数值模拟,分析造成排汽通道出口流场分布不均匀的原因,并给出了一种能够极大改善排汽通道出口流场均匀性的导流装置布置方案.结果表明:汽轮机排汽缸的结构、小汽轮机排汽和低压加热器的存在导致排汽通道出口流场分布极其不均匀;在排汽通道内加装合理的导流装置后,出口流场均匀性得到改善,排汽通道的工作性能得到提高,排汽通道总压损失系数仅增大0.5%~2.5%,而静压恢复系数增大6.4%~8.8%,均匀性系数增大10.4%~13.4%.     

考虑湿蒸汽热力行为的汽轮机排汽通道加装导流装置的研究

针对汽轮机排汽通道的复杂三维流动造成凝汽器喉部出口流场的不均匀现象,采用湿蒸汽模型,对排汽通道加装导流装置前后的流场进行三维数值模拟。结果表明:小汽轮机排汽侧的低速区、靠近中心区域的漩涡低速区、壁角处的高速区及蒸汽湿度的变化是影响凝汽器喉部出口截面速度分布不均匀的主要因素。通过数值试验,加装导流装置后,在不同进口湿度工况下,能量损失系数增加了约5%而均匀性系数增加了约12%。所得出的导流装置加装方案能够在引起较小的能量损失情况下,有效改善排汽通道流场的均匀性。     

SCR系统优化运行数值模拟研究及试验验证

对600 MW燃煤电站SCR系统流场进行优化并试验验证,首先诊断基于原导流板方案下系统喷氨格栅及首层催化剂入口截面内的速度、浓度分布标准偏差,根据诊断结果进行导流板优化方案设计,并研究导流板优化后系统运行特性,最后设计冷模试验进行对比验证。结果表明:导流板优化方案能够有效改善流场、浓度场分布均匀性,AIG截面内流场均匀性相对改善量达54.08%,首层催化剂入口截面内速度、浓度均匀性相对改善量分别为71.79%和61.17%,冷模试验结果与数值模拟结果吻合良好,最大偏差仅为4.44%,合理的导流板优化布置有助于提升SCR系统的运行性能。     

内二次风旋流强度对PAX燃烧器出口流场的影响

使用重整化解（RNG-ASM模型，对PAX燃烧器的出口流场进行了冷态数值模拟，研究了内二次风旋流强度对PAX燃烧器的流场分布，回流区大小，回流量和扩展角的影响规律，并与试验结果进行了对比，获得了比较一致的结果，为PAX燃烧器的设计和运行提供了一定的理论基础，并进一步验证了RNG-ASM模型在模拟强旋转受限射流流场的准确性。     

喷嘴径向夹角对顶燃式热风炉燃烧特性的影响

基于实际高炉热风炉工艺参数,建立顶燃式热风炉燃烧器内气相湍流、辐射、气体燃烧和污染物的数学模型,用数值模拟的方法研究燃烧器喷嘴径向夹角对流场和燃烧特性的影响。研究结果表明:在一特定的角度时,回流区较大,CO分布面较短,在燃烧室出口温度较高且温差小,NO浓度较低,烟气分布较均匀,这对设计燃烧器喷嘴的径向夹角提供了参考。     

燃烧模型在NexGen燃烧器出口流场模拟中的应用

通过求解三维定常雷诺平均的N-S方程,对NexGen燃烧器的出口流场进行数值模拟。首先,利用冷态流场的实验数据验证燃烧器几何模型和数值计算方法的有效性。然后,在计算中分别选取火焰面模型、混合分数PDF模型和涡耗散模型3种燃烧模型,比较燃烧模型对燃烧器出口流场模拟结果的影响。研究结果表明:燃烧模型对Nex Gen燃烧器出口的速度场、火焰形状和热流密度分布基本没有影响,但是对火焰长度、火焰最高温度、最高热流密度及校准面上温度分布和温度值有较大影响。相比火焰面模型和涡耗散模型,混合分数PDF模型的计算结果与实验结果吻合较好,可以为防火试验方案设计提供参考。     

导流板抽吸对扇形叶栅实验件流场的周期性影响

为保证导叶-静叶结构的扇形叶栅实验顺利开展,针对已有扇形叶栅实验件,设计了两种导流板抽吸方案:两侧导流板流道转接的位置设置抽吸缝和在前一方案的基础上增加左侧抽吸缝的抽吸量、同时不在右侧设抽吸缝。两种方案中都于导叶与静叶转接位置开设矩形抽吸缝,宽度均为2 mm。对不同方案的实验件流场进行数值模拟,通过对比分析导叶及静叶栅出口气动参数和流场结构,确定了能够大幅提高实验件流场分布周向均匀性的导流板抽吸和结构改进方案。研究表明:导流板结构改进和设置抽吸缝都可以在一定程度上改善流场的周期性;导流板抽吸缝开设在气流分离区,可减小分离强度范围,改善实验件整体周期性;第2种方案可大幅提高实验件流场分布的周向均匀性,使可测量流道数增加到7个。     

汽轮机低压排汽缸内导流挡板对其性能影响的分析

通过吹风试验研究了汽轮机排汽缸内安装导流挡板对排汽缸性能的影响,采用CFD软件对排汽缸计算模型进行了模拟,获得了安装不同导流挡板的工况下排汽缸的气动性能和内部流场的变化.结果表明:在排汽缸内合理地安装导流挡板能有效提高排汽缸的扩压能力并降低流动损失,而且还可以改善其出口流场的均匀性.试验和数值模拟均证明,使流量在导流挡板两侧平均分配的5号挡板的效果最佳,分别使静压恢复系数提高了约0.029,使总压损失系数降低了约0.025,使出口不均匀度降低了约30.0%.     

双通道旋流式燃烧器出口冷态流场的数值模拟

针对带入口旋流器的双通道旋流式燃烧器，提出了一种数值分析模型和处理方法，并对该燃烧器出口冷态流场进行了数值模拟，通过模拟结果与试验数据的对比分析，表明本文建立的模型及处理方法是令人满意的，其为进一步对该型双通道旋流式燃烧器出口冷热态流场进行数值试验研究及性能预测分析奠定了基础。图9参7     

带中心钝体旋流燃烧器的数值模拟

借助FLUENT软件平台,对旋流燃烧器出口的流场进行了三维数值模拟,得出了燃烧器出口的流线、回流区、湍流动能分布.此外,分析了中心钝体形状及旋流二次风速对回流区大小的影响.模拟结果为工业运行、设计和改造提供了参考.     

不同荷载管道车弯管启动时环隙流场数值模拟

为研究不同荷载条件下管道车在弯管启动时环隙流场的分布，采用数值模拟结合物理模型试验验证的方法研究不同荷载管道车水平弯管启动时环隙流场。结果表明，荷载的增加不会改变缝隙流场流速的整体分布规律，仅仅改变缝隙流场流速数值的大小；不同荷载条件下，水平弯管内管道车缝隙流场轴向流速从管道内壁到管道车外壁有先增大后减小的规律。周向流速在管道车缝隙流入口断面处和车中断面处分布较为均匀，但在缝隙流出口断面处出现密封盖两侧流速相反分布。径向流速越远离支撑体和密封盖分布越均匀，且在管道车缝隙流出口断面支撑体处出现流速明显增大现象。该研究解释了环状缝隙流场分布规律形成原因，获得了不同荷载管道车在弯管处启动时缝隙流场的流速分布规律。在完善丰富环状缝隙流理论的同时，为筒装料管道水力输送的应用提供了理论依据。     

一次风弯头对旋流燃烧器出口气固相流动的影响

利用数值模拟方法对一种新型的双通道旋流燃烧器的流场和一次风出口处的气固分布进行冷态模拟,并通过搭建1∶2的冷模试验台来对冷态和气固两相的流场进行测量,然后与模拟结果进行对比。数值模拟与试验表明,弯头对燃烧器出口的气固两相流速度和浓度分布有影响,其中速度偏差达32%,浓度偏差达17%,设计和运行过程中应重视弯头的布置。     

合成气低旋流燃烧器设计与流动结构的分析

设计了一个合成气低旋流燃烧器,采用PIV技术对不同负荷下的冷态流场进行了测量,并比较分析了不同中心射流流速对旋流流场的影响.结果表明:流场中出现中心回流区时的旋流数与中心流速无关,高旋流与低旋流的分界点为S＝0.7;流场中的轴向速度、径向速度和湍动能均关于燃烧器中心轴线对称;中心轴线上无量纲轴向速度的分布与中心射流流速(负荷)无关,燃烧器出口下游形成一个发散低速区,有利于稳定充分燃烧;随中心射流速度的增大,径向速度成正比增大,湍动能明显增加.     

济钢顶燃式热风炉烟气分布研究

运用CFD软件对卡鲁金热风炉和ZSD热风炉的气体燃烧和流动进行了数值模拟,得到燃烧室出口烟气速度的分布,并对卡鲁金热风炉燃烧室出口烟气的压力和温度分布进行了测试,分析了两种炉型燃烧室的结构特点。结果表明,卡鲁金热风炉燃烧室出口烟气分布的均匀程度大大高于传统的ZSD热风炉,其结构特点对ZSD热风炉的改造有很大的参考价值。     

带入口旋流器的文丘利油燃烧器出口热态流场的数值模拟

针对带入口旋流器的新型文丘利油燃烧器出口流动燃烧的特点，建立了相应的数学物理模型和数值算法。在数值模拟一、二次风道内部流动及出口等温流场的基础上，对新型油燃烧器出口的热态流场进行了数值模拟，并与未装设入口旋流器的文丘利油燃烧器出口冷热态模拟结果进行了对比分析。模拟结果为该型油燃烧器的进一步改进设计、运行及布置提供了重要依据。图9表1参10