湍流模型对钝体燃烧器流场模拟的影响

湍流燃烧过程涉及燃烧反应和湍流在微小时间和空间尺度上的耦合,因此湍流模型的有效性对燃烧器流场CFD模拟的准确性有重要影响。采用5种k-ε类和k-ω类两方程模型和雷诺应力模型模拟了钝体燃烧器内冷流流场,并采用PIV测量方法进行了实验验证。比较和分析数值模拟和PIV实验结果发现,不同湍流模型的模拟结果在诸如速度分布和涡结构上存在较大差别,标准k-ε模型和RNGk-ε的模拟流场最接近本文的实验结果。     

煤粉锅炉新型钝体燃烧器研究

燃烧器是锅炉燃烧系统的重要组成部分,针对湖南金信公司4'煤粉锅炉出现的燃烧不稳、不能负压运行、锅炉容易熄火、渣可燃物含量高等问题进行了分析,选择钝体燃烧器来代替普通直流燃烧器,设计出了一种新型钝体燃烧器,运行结果表明,飞灰含碳量Cfh=13.6%,较改前降低了5.4%,锅炉效率从76.74%提高到80.54%.该燃烧器具有较强的稳燃和负荷调节能力等优越性能,具有较好经济效益并有推广应用价值.     

煤粉锅炉新型钝体燃烧器运行总结

燃烧器是锅炉燃烧系统的重要组成部分,针对湖南金信公司4#煤粉锅炉出现的燃烧不稳、不能负压运行、锅炉容易熄火、渣可燃物含量高等问题进行了分析,选择钝体燃烧器来代替普通直流燃烧器,设计出了一种新型钝体燃烧器,运行结果表明,飞灰含碳量Cfh=13.6%,较改造前降低了5.4%,锅炉效率从76.74%提高到80.54%.该燃烧器具有较强的稳燃和负荷调节能力等性能,具有较好经济效益和推广应用价值.     

钝体燃烧器在烟气再循环条件下的燃烧模拟

研究了钝体燃烧器内煤粉在高温烟气助燃下的着火特性。首先对燃烧器及一维炉进行建模并划分网格,然后对该燃烧系统进行燃烧数值模拟。通过改变烟气温度及烟气速度来观察着火距离的变化,测量计算不同工况下的着火距离,并对计算结果进行数据处理,分析着火距离的变化趋势,从而得出最佳燃烧工况。研究发现,当烟气温度为1000K、烟气流速为14m/s时,着火距离最短,为139.2mm,且温度场等均具有良好的对称性。研究结论表明在烟气质量流量一定时,升高烟气温度也能够缩短着火距离,并能够提高炉膛整体温度水平以及改善炉内各成分的分布,对于煤粉的燃烧及稳燃有着促进作用。     

低流量煤粉稳燃燃烧器的研究与应用

结合煤粉工业锅炉煤粉流量低和炉膛容积小的特点,运用内二次旋转风、锥形钝体和有限预燃室空间相结合的稳燃技术,开发出一种低流量煤粉稳燃燃烧器。运用CFD技术研究了一次风速、内二次风速、内二次风旋流强度和钝体阻塞率等参量变化对回流区大小和回流速度的影响。提高内二次风速,回流区长度和平均回流速度皆呈现缓慢增加趋势;增加内二次风旋流强度,回流区长度和平均回流速度能较快增加,能明显提高回流区卷吸高温烟气热量;钝体阻塞率为1.070是比较合适的。该燃烧器应用到蒸发量4 t/h煤粉工业锅炉上,能够稳定燃烧,提高锅炉热效率10%～18%。     

离聚体的结构及其影响因素

离聚体中的离子对具有一定的配位结构,由于离子对的聚集作用能形成多重离子对或离子簇结构;离子对含量、离子对的特性、聚合物基质的性质、增塑剂、吸收的水份及热作用等都将影响离聚体的结构.本文对这些内容进行了综述.     

分形结构团聚体在剪切流场中分散行为的三维数值模拟

为深入了解颗粒团聚体的分散机理及其动态细节,在经典离散元理论模型中引入范德华力和流体拖曳力,开发了三维颗粒离散元程序DEMix3D,对具有分形结构的颗粒团聚体在纯剪切流场中的分散过程进行数值模拟。结果表明:团聚体在流场中先发生变形然后再分散,分散过程中存在剥蚀和破碎两种分散方式;相同剪切流场下,初始团聚体的分形维数越小其分散效率越高。     

Investigation of particle dynamics and pulverized coal combustion in a cavity bluff-body burner

Mean and fluctuating velocity components and turbulence characteristics of the flow in the outlet of a cavity bluff-body burner were measured using three-dimensional laser particle dynamics anemometry (3D PDA). Results are also given on the choice of model particles, particle diameter distribution in and out of the recirculation zone, particle number density and volume flux distribution, and the combustion process for low-volatile coals. The experimental results not only provide an explanation of the mechanism of flame stabilization of the cavity bluff-body burner, but also demonstrate the potential of this kind of flame stabilization in industrial use.     

蜗壳式旋风分离器内气相流场非轴对称特性分析

采用Fluent软件对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,并在此基础上对流场的非轴对称特性进行了机理分析。蜗壳式旋风分离器入口结构的非轴对称以及气相旋流的不稳定性造成了气流的旋转中心与旋风分离器的几何中心不重合,从而导致了气相流场三维速度的非轴对称分布以及速度分量由于基准不同而产生的大小和方向变化。环形空间流场的非轴对称性主要是非轴对称入口结构影响的结果,分离空间流场的非轴对称性主要是旋流的不稳定性造成的。根据Rayleigh准则,旋风分离器内旋流流场的不稳定性是固有的,提高流场的旋流数可使流场的不稳定性降低,流场的非轴对称性降低。入口速度的变化不影响旋流数,也不影响流场的非轴对称性,但增加入口截面积比或减小量纲1升气管内径均可提高流场的旋流数,使流场的非轴对称性降低。旋风分离器的非轴对称性可以用角动量参量来描述。     

烟气轮机动叶表面颗粒冷态沉积实验

烟气轮机作为催化裂化装置能量回收系统的核心设备,为保证其长周期安全运行,需解决动叶上催化剂颗粒沉积结垢问题。本文设计加工了模型烟气轮机,研究了入口风量、入口加料浓度以及入口颗粒粒度等因素对动叶表面上颗粒沉积的影响规律。结果表明,沉积质量随着风量的增加而不断减小,颗粒粒径越小,沉积质量减小的速度越快;沉积质量随加料浓度的变化曲线呈“厂”字形分布,浓度较低时,沉积质量随浓度的增加逐渐增大,当浓度增加到一定程度（实验条件下为10g/m³）时,沉积质量随浓度的变化不大。在浓度、风量等工况相同时,入口颗粒粒度越小,沉积质量越大;小于40μm的颗粒较容易发生沉积,大于40μm的颗粒很难在模型烟气轮机动叶的表面发生沉积。实验结果为控制颗粒沉积结垢提供了可靠依据。     

Simulation and experiment of flow field in axial-flow hydrocyclone

Axial-flow hydrocyclone is a new type of hydrocyclone which is proposed on the basis of tangential hydrocyclone. Its key part is rotating and accelerating component - the guided vane. The structural particularity made it necessary to pay attention to the internal flow field of axial-flow hydrocyclone. In view of the progress of CFD technique and mature of calculation condition, numerical simulations were carried on single-phase flow in axial-flow hydrocyclone by using Fluent software and Reynolds Stress Model. The initial conditions were that fluid medium was water and the overflow rate was 15%. The pressure and velocities fields were analyzed in the whole hydrocyclone and the specific effects of guided vane were studied. At the same time, through the verification of LDV experiment, the simulated values of water phase matched well with the experimental values.     

洗涤冷却环内液体冷态流动行为数值模拟

为了研究洗涤冷却环内冷却水流动的情况,借助计算流体力学软件Fluent建立了洗涤冷却环流体冷态流动的数学模型,同时为了验证模型的可靠性,对洗涤冷却环出口处的流动情况进行了实验研究,实验结果与模拟结果基本吻合。结果表明：因为洗涤冷却环的结构限制,其内部存在多处涡旋区域;内室入水口周向位置处的涡旋运动最为剧烈;受其影响,入水口周向位置的射流孔出口平均速度最小,两入水口之间周向位置的射流孔出口平均流速最大;槽缝出口的平均流速在周向上的分布与射流孔出口平均流速分布相同。     

辐射状内流道干燥圆盘温度场仿真与试验研究

针对带有辐射状内流道挡板水域腔体的干燥圆盘,描述了该类型干燥圆盘系统的物理模型;针对辐射状挡板特点,构建了计算流体动力学的流动与换热数学模型,包括控制方程组与定解条件;对于水域腔体不同进水流速与进水温度,模拟仿真计算了流域内的温度场分布,得到了不同操作条件下干燥圆盘换热效果的强弱规律;进行干燥试验,通过非接触测温的手段对水域腔体表面径向与周向特殊点温度值进行测量,并与相对应坐标点的仿真离散数据进行对比分析。由结果可知:当进水温度一定时,带有辐射状内流道挡板的干燥圆盘存在最优进口流速,其值等于流速范围内的中位数;当进水流速一定时,理论上进口温度越高越有利于干燥过程,但考虑待干燥物料的热敏感性与节能要求,进口温度存在最大值;模拟仿真数据与实验数据具有一致性,从而证明了仿真结果与所得规律的正确性。     

气流床气化炉激冷环冷态流场数值模拟

针对气流床气化炉激冷室的工作特点,建立了一套激冷室激冷环的冷态流动数学模型,利用Fluent软件,对激冷环气相冷态流场进行数值模拟。通过模拟与实验对比,分析激冷环上不同位置喷嘴的流场分布;通过改变激冷环的进气方式,分析不同进气结构对激冷环上喷嘴速度的影响。结果表明:相比二进气道结构,四进气道结构使得激冷环喷嘴的速度分布相对均匀,能够达到激冷环对合成气强化换热的效果。     

三叶后掠-HEDT组合桨搅拌釜内流场的模拟及实验

对应用于聚乙烯聚合反应中的三叶后掠-HEDT组合桨的搅拌釜内流场进行了模拟研究,分析组合桨的离底距C ₁、桨间距C ₂以及转速N的变化对搅拌釜内流场的影响,利用PIV实验对模拟结果进行了验证;将该组合桨与三叶后掠-六直叶圆盘涡轮组合桨进行了模拟对比研究。结果表明：当桨间距与釜内径的比为0.35时,釜内桨叶间的流体流动效果最好,该条件下能够改善搅拌釜上层流体的速度分布;当离底距与釜内径的比值为0.29时,组合桨下方出现了整体的环流,有利于釜底流体的混合;桨叶转速N=90 r/min时釜内流体速度分布均匀,同时上层HEDT桨叶产生的射流方向趋于水平。两种组合桨的对比研究表明：二者流型相近,但前者搅拌功率能够得到明显降低。研究结果可为三叶后掠-HEDT组合桨在聚乙烯聚合反应釜中的工程应用提供参考。     

抛煤机链条炉增拱冷态空气流场实验与数值研究

某厂65 t/h抛煤机锅炉增设前拱后,通过数值模拟得到炉内冷态空气流场的模拟结果,并与实验测得数据相比误差较小,因此可以验证该数值模型的正确性及可靠性。并以数值模拟的结果研究增拱后炉内冷态空气动力场的特性。