太阳能电池连续式烧结炉温度场分析

烧结炉炉膛温度的均匀性控制是确保高性能太阳能电池产品质量的关键技术。针对烧结炉炉膛内同时存在热传导、对流、辐射三种传热方式,且相互影响的复杂热流体状态,在分析烧结工艺的基础上,采用了新型环保节能的红外烧结方式,并从理论上分析炉内温度场传热方式和气氛流场气体流动状态,建立温度场对流传热和辐射传热的数学模型,通过对炉内流场与温度场的三维数值仿真结果分析,为优化炉膛的结构设计及控制炉膛内的气流以改善炉膛内温度分布的均匀性提供理论依据,为设备的成功制造提供了可靠的保障。     

双组元姿控发动机燃烧与传热的数值分析

本文在前人建立的发动机燃烧模型的基础上加入了热传导模型和辐射模型，采用一体化耦合方法对发动机的燃烧和传热进行了分析计算。仿真结果表明，一体化的数值模拟得到了与理论分析相一致的结果，较好的反映了发动机工作状态下内流场和壁面温度的情况，辐射模型的加入。也使我们对小发动机燃烧室内燃气的辐射有了初步的了解。为了更好的对计算结果进行分析，本文还计算了绝热边界条件下发动机的内流场，并将结果与耦合计算情况进行了对比，并估算了发动机外壁面散热对发动机性能的影响。     

“U型”双排排列辐射炉管的工业应用

为了掌握辐射炉管双排排布对其工艺性能及机械性能的影响,本文采用计算流体动力学方法对采用U型双排排列辐射炉管裂解炉辐射室的燃料燃烧、辐射传热、管内反应等进行了耦合模拟计算,管内采用简化裂解反应模型、管外燃料燃烧采用EDC详细化学反应模型、辐射传热采用Discrete Ordinates模型、计算采用标准κ-ε双方程模型。计算在Fluent 6.3软件中完成,计算得到了"U"型双排排列辐射炉管沿长度方向及周向的热强度分布及温度分布,管壁最高温度出现在距离炉底35%的炉膛高度位置,炉管"迎火面"与"背火面"的最大温度差为30℃左右。收集了采用本方案的工业装置实际运行数据,工业实测数据与数值模拟计算结果吻合较好。工业实际应用表明,"U"型双排排列辐射炉管不但工艺性能优良,同时还具有良好的抗弯曲变形的机械性能。     

强化悬浮式分解炉内煤粉燃烧过程模拟的研究

分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。将数值模拟方法应用于分解炉的复杂燃烧过程研究,以强化悬浮式分解炉为研究对象,结合气固二相流理论,对煤粉的燃烧模拟采用非预混燃烧模型,对挥发份的燃烧采用概率密度函数模型,焦碳的燃烧采用表面反应PDF模型,挥发份的析出模型选用两步竞争反应模型,燃烧的辐射传热采用P-1模型进行模拟。数值计算采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,求解方程采用TDMA逐面迭代和低松弛因子。对分解炉内煤粉的燃烧过程进行的数值模拟揭示分解炉内煤粉的燃烧机理,为煤粉内优化燃烧提供理论依据和有利的信息。     

600MW燃煤锅炉一维数值仿真

应用小室模型对600MW燃煤锅炉炉内流动、燃烧、传热及污染物排放进行了一维数值仿真研究,得出了炉内温度和各个不同组分沿炉膛高度的分布.不同负荷下的仿真计算表明该模型能够反映不同负荷下炉膛内的热流密度分布的不同,从而弥补了零维模型和三维模拟的不足.仿真结果表明,炉内温度分布的高温区和低温区与各气体成份的分布存在很强的对应关系,同时表明采用小室模型可以对炉内复杂的物理化学过程进行有效的模拟,该模型可为锅炉设计、改造和运行提供理论指导.     

煤粉射流燃烧及火焰传播的大涡仿真

研究煤粉射流燃烧优化控制问题,针对射流速度及挥发份含量对煤粉射流燃烧特性的影响,以小型炉膛模型为研究对象,采用大涡仿真方法(LES)和雷诺平均方法(RANS)对煤粉射流燃烧进行数值仿真,结果能够更精细地反映浓度及温度分布,且能更准确地预测火焰中心位置和炉内回流情况。然后,采用不同射流速度和挥发份含量下炉内流场分布模型特点进行仿真。仿真结果表明,射流速度过大会使火焰中心靠后,火焰直射对墙,造成较大的碰撞损失,分析发现5m/s为最优射流速度。通过不同挥发份含量煤粉对比,发现高挥发份煤的着火距离明显短于低挥发分煤,且在炉膛上部存在强烈的回流,将炉膛中心的高温气流卷吸到喷口附近,从而加快煤粉气流的升温及着火速度。仿真结果可为煤粉射流燃烧的稳定性和系统优化设计提供理论依据。     

石脑油在SRT-IV型工业炉清洁辐射管中裂解的数学模拟

为了更准确模拟石脑油工业裂解实际生产情况 ,提出基于实际装置的炉膛烟气温度分布的二次函数形式和反应管路的局部压降计算思想。根据Kumar提出的分子反应动力学模型 ,关联质量、热量和动量衡算关系式 ,建立了SRT IV型工业裂解炉辐射段的清洁管工艺裂解数学模型。模拟计算结果表明 ,裂解炉管出口各项指标与工厂现场标定数据吻合较好     

基于Simulation CFD平台四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场的仿真研究

采用基于CAD的新型计算流体力学软件Simulation CFD,对350MW切圆燃烧锅炉炉内的冷态空气动力场进行了数值模拟研究,分析结果表明,该方法不仅可以方便直观地立体三维显示炉膛内气流的流动情况,而且相比其它传统的计算流体软件如Fluent,Simulation CFD对计算机的要求低,计算速度快,能在较短的时间内完成锅炉炉内流动状态数值模拟,有利于实现锅炉炉内流动问题的快速诊断,为开发基于Simulation CFD平台锅炉在线监测系统奠定了基础。     

乙烯裂解炉反应管数学模拟新方法

综述了不同类型的乙烯裂解炉反应管数学模型，分析了各类模型的缺点。为此提出了一种进行反应管数学模拟的新方法。即应用CFD方法对反应管内流体流动、传热、传质及裂解反应过程，不经任何简化直接进行数值求解，得到了管内的流场、温度场和浓度场等详细信息。模拟计算得到了反应管长度方向上的温度、速度、压力和组分浓度的变化规律；在反应管径向上存在着明显的速度和温度分布，而组分浓度变化程度不如速度和温度明显；计算结果为提出结焦抑制方法提供了依据。     

石脑油在SRT—Ⅳ型工业炉清洁辐射管中裂解的数学模型

为了更准确模拟石脑油工业裂解实际生产情况，提出了基于实际装置的炉膛烟气温度分布的二次函数形式和反应管路的局部压降计算思想，根据Kumar提出了的分子反应动力学模型，关联质量，热量和动量衡算关系式，建立了SRT－IV型工业裂解炉辐射段的汪 管工艺裂解数学模型，模拟计算结果表明，裂解炉管出口各项指标与工厂现场标定数据吻合较好。     

排气歧管流固耦合仿真与试验

针对发动机排气歧管的断裂问题,对某发动机排气歧管的热负荷进行流固耦合分析,并在台架试验中测量其温度场和应变.考虑热辐射和材料的非线性,建立排气歧管的内流场CFD模型、传热模型和有限元模型,分析得到排气歧管的温度场、应力场和塑性应变云图等.仿真结果与试验结果吻合较好.仿真结果表明排气歧管汇合处的温度最高,塑性应变最大位置与试验测得的断裂危险区域吻合.     

CFD assisted modeling for control system design: A case study

This paper presents a novel modeling approach of coupling transient computational fluid dynamics (CFD) simulation with system identification for control system involving fluid flow and heat transfer. In order to illuminate the feasibility of this method, a fluid flow and heat transfer related process, i.e. a three dimension (3-D) spatio-temporal air temperature distribution and input (inlet air temperature) dependent process in the desert climate chamber, is considered. The distributed parameter models of the chamber temperature are identified using transient CFD simulation results and are then validated against the results obtained from the CFD simulations with high RT² (more than 0.97) and negative Young’s information criterion (YIC, less than ?11.8). The PI controllers embedded in CFD simulation are then developed based on the models. The performance of the closed-loop systems is also evaluated within the full-scale CFD model. The results show that CFD-based system identification is feasible to model fluid flow and heat transfer related processes.     

飞机座舱温度场数值仿真研究

要为飞机座舱空气分配系统以及飞机的环控系统提供更为可靠的设计依据.应寻求更加接近实际的座舱温度场的分布情况.根据飞机座舱内实际存在的传热过程,主要在导热-对流传热的基础上考虑了辐射传热,在利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对飞机座舱温度场的数值仿真过程中,加入了离散坐标辐射模型,主要壁面采用了对流-辐射混合热边界条件,而且考虑了太阳辐射对舱内温度场的影响.针对某战斗机的设计状态点对其座舱温度场进行仿真,得到了该条件下的舱内温度分布和辐射换热量,计算结果跟传统方法进行了比较,表明了实际性和可行性.     

Modeling of heat transfer and turbulent flows inside industrial furnaces

In this work, we present a three-dimensional computational fluid-dynamics model for simulating complex industrial furnaces. The focus in set on the mathematical modeling of heated solids inside the furnace. A stabilized finite element method is used to numerically solve time-dependent, three-dimensional, conjugate heat transfer and turbulent fluid flows. In order to simulate the fluid–solid interaction, we propose the immersed volume method combined with a direct anisotropic mesh adaptation process enhancing the interface representation. The method demonstrates the capability of the model to simulate an unsteady heat transfer flow of natural convection, conduction and radiation in a complex 3D industrial furnace with the presence of six conducting steel solids.     

机车车轮对流传热系数计算

对流传热系数的准确计算对研究机车车轮温度场和应力场及其疲劳寿命预测有重要意义.针对HXD2机车车轮踏面制动过程,建立车轮及其绕流流场计算模型,应用CFD方法通过仿真得到机车车轮在不同运行速度下的对流传热系数.结果表明:由于车轮自身旋转,车轮表面不同位置处的对流传热系数不同;车轮上半迎风面的对流传热系数较大,下半迎风面较小,且都大于背风面数值.计算结果为研究机车车轮对流传热、蠕滑和制动等传热过程提供参考.     

全氢罩式退火炉CAE仿真

为进行全氢罩式退火炉的研制和工艺优化,采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法仿真计算其整个加热过程.根据全氢罩式退火炉加热机理建立CAE仿真模型,仿真计算其流场和温度场;采用标准k-ε模型计算炉内三维湍流流动过程的湍流脉动;采用FLUENT的组分输运与化学反应模型模拟炉...     

空调车室气流流场和温度场的数值模拟

空调车室气流流场和温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。空调车室的空气流场数值计算是一复杂热边界条件、气固耦合的传热数值计算问题。该文介绍了空调车室内空气流动的数学模型及复杂边界条件的处理，阐述了车室气流流场和温度场数值模拟采用整体求解法所应注意的问题，SIMPLE和SIMPLER算法的比较，以及通用微分方程中各项的处理方式。最后通过ANSYS／FLOYRAN软件对二维的车室内气流流场和温度场进行模拟，论证了此有限元软件在空调车室数值模拟上的可行性。     

Influence of combustion parameters on NOx production in an industrial boiler

NO_x formation during the combustion process occurs mainly through the oxidation of nitrogen in the combustion air (thermal NO_x) and through oxidation of nitrogen with the fuel (prompt NO_x). The present study aims to investigate numerically the problem of NO_x pollution using a model furnace of an industrial boiler utilizing fuel gas. The importance of this problem is mainly due to its relation to the pollutants produced by large boiler furnaces used widely in thermal industrial plants. Governing conservation equations of mass, momentum and energy, and equations representing the transport of species concentrations, turbulence, combustion and radiation modeling in addition to NO modeling equations were solved together to present temperature and NO distribution inside the radiation and convection sections of the boiler. The boiler under investigation is a 160 MW, water-tube boiler, gas fired with natural gas and having two vertically aligned burners.The simulation study provided the NO distribution in the combustion chamber and in the exhaust gas at various operating conditions of fuel to air ratio with varying either the fuel or air mass flow rate, inlet air temperature and combustion primary air swirl angle. In particular, the simulation provided more insight on the correlation between the maximum furnace temperature and furnace average temperatures and the thermal NO concentration. The results have shown that the furnace average temperature and NO concentration decrease as the excess air factor λ increases for a given air mass flow rate. When considering a fixed value of mass flow rate of fuel, the results show that increasing λ results in a maximum value of thermal NO concentration at the exit of the boiler at λ = 1.2. As the combustion air temperature increases, furnace temperature increases and the thermal NO concentration increases sharply. The results also show that NO concentration at exit of the boiler exhibits a minimum value at around swirl angle of 45°.