预混段结构对氢燃料旋流预混燃烧诱导涡破碎回火极限影响的数值研究

燃烧诱导涡破碎(combustion induced vortex breakdown,CIVB)回火是氢燃料旋流预混燃烧可靠运行所面临的重要问题之一。文中通过数值模拟分析了预混段长度L和预混段出口水力直径D对CIVB回火极限的影响。数值"试验"设计方案的选取借鉴试验设计(DOE)方法,而结果处理则采用方差分析方法。得到如下结论:L和D对回火临界当量比?cri和熄火因子Cquen都有显著影响,其中?cri对应LD2,Cquen对应LD;预混段结构通过改变混合物在预混段内的停留时间作用于CIVB回火极限,可以通过减小L或D改善CIVB回火的发生;此外,文中证实了回火极限与预混段几何结构间函数关系的存在,拓宽了已有时间尺度模型的应用范围。     

预混段结构对氢燃料旋流预混燃烧诱导涡破碎回火极限影响的数值研究EI北大核心CSCD

燃烧诱导涡破碎(combustion induced vortex breakdown,CIVB)回火是氢燃料旋流预混燃烧可靠运行所面临的重要问题之一。文中通过数值模拟分析了预混段长度L和预混段出口水力直径D对CIVB回火极限的影响。数值"试验"设计方案的选取借鉴试验设计(DOE)方法,而结果处理则采用方差分析方法。得到如下结论:L和D对回火临界当量比?cri和熄火因子Cquen都有显著影响,其中?cri对应LD2,Cquen对应LD;预混段结构通过改变混合物在预混段内的停留时间作用于CIVB回火极限,可以通过减小L或D改善CIVB回火的发生;此外,文中证实了回火极限与预混段几何结构间函数关系的存在,拓宽了已有时间尺度模型的应用范围。     

预混段出口角度对旋流预混燃烧特性影响

采用数值模拟研究了预混段出口角度对某燃气轮机燃烧室旋流预混燃烧特性的影响,分析了不同预混段出口角度下燃烧室内的流场、温度场、CH4分布及NOx生成特性。结果表明:随着预混段出口角度的增大,轴向速度减小,回流速度下降,预混段出口处回流区变宽,总回流区面积减小,角回流区逐渐消失,回流强度减弱;CH4逐渐向角回流区扩散,火焰长度有所延长,高温区范围扩大,出口处NOx摩尔分数逐渐升高,而CO摩尔分数变化则相反;在进口参数相同的情况下,最为合理的预混段出口角度为12°。     

进口堵塞对旋流煤粉燃烧器NO生成影响的数值模拟

针对研制低污染旋流煤粉燃烧器，探讨进口堵塞对NO生成的影响。用NO生成的统一二阶矩代数模型，HCN释放的简化Solomon模型和煤粉燃烧的全双流体模型，对进口堵塞对锅炉旋流煤粉燃烧器NO生成的影响进行了数值模拟，给出了温度、湍流动能、煤粉浓度和NO浓度分布。典型进口的模拟结果和文献中给出的实验结果符合较好。数值模拟探讨了进口堵塞位置和尺寸对NO生成的影响。模拟结果指出，在一次风和二次风进口之间加堵塞可以显著降低煤粉燃烧的氮氧化物排放。     

环缝燃料进口的丙烷-空气旋流扩散燃烧的数值模拟

旋流扩散燃烧广泛存在于各种燃烧装置中,低污染燃烧器研制中数值模拟已经成为一种有效的手段。发展一种合理而又经济的适用于工程实际的湍流燃烧模型是数值模拟的关键。该文用作者提出的统一二阶矩(USM)湍流燃烧模型对旋流数为0.78,环缝燃料进口的丙烷-空气旋流扩散燃烧进行了数值模拟。模拟所得到的有燃烧时的3个方向的时平均速度和脉动速度、温度以及燃料、氧和二氧化碳浓度分布,都和文献中的实验结果符合很好,从而再一次说明了统一二阶矩模型的合理性。模拟和实验结果都表明,环缝燃料进口使湍流趋于均匀和各向同性,并且强化了燃烧。     

旋流对冲锅炉烟煤低氮燃烧特性数值模拟

为研究烟煤在旋流对冲锅炉的燃烧特性,采用Fluent软件对396MW旋流对冲锅炉内烟煤燃烧进行模拟,并对炉内速度场、温度场、颗粒运动轨迹、O_2分布、CO_2分布及NO分布进行分析。结果表明:在炉膛下部有两个明显的涡流区域;主旋流燃烧器的内外二次风是旋流,在旋流燃烧器内部产生高温烟气回流区;沿炉膛高度方向横截面上O_2和CO_2平均体积分数分布呈互补的关系。     

合成气燃气轮机燃烧室CFD模拟的模型选择及优化

采用雷诺平均的计算流体力学方法,通过模拟与燃烧室模态相似的标准旋流扩散燃烧实验以及合成气模型旋流燃烧室实验,分析了4种湍流模型对旋流燃烧及合成气燃烧室的数值模拟结果的影响。对比标准实验的速度、温度以及混合分数等实验数据,讨论不同模型以及参数取值的模拟效果,选取最合适燃烧室内复杂流型预测的realizableκ-ε湍流模型,并对位于湍流动能耗散率(ε)方程源项中的模型常数C2做出修正。耦合相应较为准确的燃烧模型以及反应机理,形成针对合成气燃烧室性能预测的较为理想的模拟方法。开展合成气模型旋流燃烧室燃烧实验,利用形成的数值模拟方法,对燃烧室壁温及NOx排放进行了预测,结果与实验较吻合,验证模拟方法可靠。     

200MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内燃烧试验和数值研究

采用计算流体动力学软件对电站锅炉炉内实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析，已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段。该文利用PHOENICS软件，采用IPSA两相流模型及煤粉燃烧综合模型，对一台有16只径向浓淡旋流燃烧器两侧墙对冲布置的200MW燃煤锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算，得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较，两者吻合情况较好。结果表明：在燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉着火及时，燃烧器区域维持较高温度，炉内煤粉燃烧充分，从而表明了径向浓淡旋流燃烧器具有高效稳燃的性能。     

湿法脱硫旋流喷嘴体积流量变化规律及数值模拟

以湿法烟气脱硫工艺中常用的旋流喷嘴为对象,研制了几何相似的系列喷嘴和仅出口直径变化的系列喷嘴,并选择实心锥喷嘴和螺旋喷嘴作对比,经过大量试验,系统地研究了旋流喷嘴的体积流量变化规律,得到旋流喷嘴体积流量与压力的平方根近似呈线性关系;在一定范围内改变喷孔直径,不会影响旋流喷嘴的流量-压力特性;几何相似时,增加喷孔直径,最大体积流量增加;相同压力下,螺旋喷嘴流量最大,旋流喷嘴次之,实心锥喷嘴最小。建立了旋流喷嘴的数学模型,采用Fluent对喷嘴内部流动和体积流量进行了数值模拟,给出了喷嘴内部流动、中心断面压力分布特性和流量-压力特性曲线,数值计算结果与试验数据基本吻合。     

旋流竖井段水力特性数值模拟

采用标准κ-ε模型和VOF方法相结合，实现了水平旋流竖井段的水力特性的数值模拟.并计算了不同收缩比起旋器出口情况下竖井段的水力特性。模拟计算结果与试验结果对比表明，旋流竖井段的水力特性采用这种标准κ-ε模型的模拟效果较好。