MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化研究Ⅰ:发动机参数优化模拟平台的建立

在MULINBUMP复合燃烧系统多次脉冲喷油控制参数的优化过程中,利用一种高效全局智能寻优方法--微种群遗传算法,并结合发动机三维数值模拟程序KIVA,建立起一个发动机多参数优化模拟平台.为提高模拟精度对标准的KIVA程序进行了改进,引入KH-RT雾化模型、层流和湍流多莺特征时间尺度燃烧模型、Hart和Reitz传热模型以及Hiroyaau和Nagle碳烟排放模型来模拟柴油机多次脉冲喷雾、燃烧、壁面传热及排放过程,同时增添改进的Shell自燃模型来模拟着火过程.计算结果表明,采用改进的KIVA程序计算的喷雾贯穿距、缸内压力、着火时刻、燃烧放热率以及NOx和碳烟排放更接近试验结果;用改进的KIVA程序能够较好地模拟柴油机多次脉冲喷雾和燃烧过程,为进一步利用三维数值模拟计算来指导多脉冲喷油控制参数的优化奠定了基础.     

内燃机气缸壁面传热的数值模拟

本文建立了内燃机气缸壁面传热过程的数学模型,传热系数采用欧洲广泛使用的Woschni、Woschni-Huber、Hohenberg和Bargende提出的经验公式计算。通过MOSES-Ⅱ内燃机工作过程数值模拟计算程序进行数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较     

10t/h垃圾焚烧锅炉炉内过程数值分析

对一台SZL10-1.25-MJ造纸垃圾焚烧锅炉的炉内过程进行数值模拟,采用Species Transport模型,用标准k-ε湍流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热.分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,模拟计算结果呈现出与实际炉内过程较好的一致性.     

内燃机气缸壁面传热的数值模拟

本文建立了内燃机气缸壁面传热过程的数学模型,传热系数采用欧洲广泛使用的Ｗｏｓｃｈｎｉ、Ｗｏｓｃｈｎｉ－Ｈｕｂｅｒ、Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ和Ｂａｒｇｅｎｄｅ提出的经验公式计算。通过ＭＯＳＥＳ－Ⅱ内燃机工作过程数值模拟计算程序进行数值模拟,并将计算结果与试验结果进行比较。     

大型水平管降膜蒸发器管外热力参数分布计算分析

将分布参数方法与三维有限容积数值计算方法相结合,对大型水平管降膜蒸发海水淡化装置内的海水蒸发过程进行了模拟计算,获得了海水温度、海水盐度、二次蒸汽流速等参数的三维空间分布。详述了传热系数、海水沸点升高、传热温差等参数的空间分布特征。为低温多效蒸发海水淡化装置的工作特征理论提供了支持,为海水淡化装置的大型水平管降膜蒸发器分析与设计提供了理论基础。     

LHP圆盘式蒸发器三维传热与流动分析

通过补充相变蒸发界面传热传质热力学关系式,构建了回路热管(loop heat pipe,LHP)圆盘式蒸发器的流动与传热多区域耦合分析三维数学物理模型,并基于FLUENT软件对某种甲醇-不锈钢平板型蒸发器内的流动与传热情况进行了数值求解。数值分析结果表明,蒸发器内的传热与流动受几何结构影响明显,表现出较强的方向差异;不同热负荷条件下,补偿腔内流体的流动与传热特性呈现出较大差别,受到回流液速度和温度、毛细芯界面蒸发质量流量、毛细芯反向导热和侧壁漏热等多种因素共同影响。计算方法和研究结果,可以为平板型蒸发器内流动与传热特性的定量分析提供依据。     

过热器和再热器管道内壁氧化膜生长预测的新方法

通过对过热器/再热器管道的传热过程和拉-米公式进行研究,建立起预测管道内壁氧化膜生长的新的数值模型,并对某电厂的再热器管道进行了计算,将计算所得解析解与实际数据和模拟解进行对比.结果表明:基于数值模型的解析与模拟解有较好的一致性,并与实际数据吻合.但解析法的计算时间短、模型简单、便于现场操作,并且能够根据氧化膜的实际厚度计算出管壁各界面温度.     

燃煤链条炉排工业锅炉燃烧数值模型研究

针对燃煤链条炉排工业锅炉的燃烧过程中床层内部存在复杂的传热、传质及物理化学反应过程等特点开发了三维床层和炉膛耦合的燃烧数值计算模型,模型包含了煤燃烧过程中水分蒸发、挥发析出、气相反应、焦炭燃烧和传热传质等基本的化学物理过程,同时考虑了大粒径煤颗粒内部的非等温传热特性,并通过实验测试与数值模拟对数值模型进行校核,实验结果与模型计算吻合得较好,从而验证了计算模型的准确性。燃煤链条炉排工业锅炉燃烧数值模型的建立为实现燃煤工业锅炉的优化设计和运行指导提供了先进的设计手段和理论支持。     

有机朗肯循环在低温余热利用领域的应用分析

本文计算比较了R134a, R245fa, R141b三种典型有机工质在特定传热条件下的朗肯循环热效率情况,最后选择R134a作为系统循环工质。以某化工厂温度为105℃的排空蒸汽余热为案例,提出了有机工质朗肯循环的简化模型,并且在理论上对其进行了热效率和火用效率的分析。依据条件通过计算选择了压比为4的螺杆膨胀机代替了传统的汽轮机,计算出R134a流量以及蒸发器的结构参数,利用软件对蒸发器的传热进行了数值模拟。     

建筑装饰玻璃窑炉蓄热室的模拟优化设计

玻璃熔窑蓄热室的燃烧依靠空气和废气交替流动来提供动力.数值模拟方法能够揭示玻璃窑炉蓄热室在工作时内部流体的传热传质过程,以便进行相关的传热传质机理研究,并提出新的改进方法.采用计算流体力学软件ANSYS Fluent对蓄热室内的流场进行模拟,将固相的真实几何模型化为多孔固相与气流.数据拟合结果证明了该方法的可靠性,相关...     

换热表面结垢对U型管蒸汽发生器传热性能的影响分析

U型管蒸汽发生器的壳侧沉积了来自二回路系统中的腐蚀产物,结垢导致热量聚积在金属换热管上,容易造成垢下热点腐蚀,危害设备安全。为了明确结垢对蒸汽发生器传热性能的影响,本研究基于仿真平台APROS建立了U型管蒸汽发生器的分布式模型,并根据已公开论文中的数据进行了模型准确性验证;推导了污垢热阻与表面换热系数之间的关系式,分析了不同结垢厚度、位置对U型管蒸汽发生器换热区域的传热管壁面温度、流体温度、传热系数、热流密度等的影响程度。研究结果表明：随着结垢程度的加剧,蒸汽发生器的换热效率不断降低,出口蒸汽品质不断下降;结垢对沸腾段换热效率的影响比对过冷段换热效率的影响更大。     

余热锅炉动态特性的数值计算

本文对单压余热锅炉的动态特性进行了数值计算。分析了当燃气轮机排烟温度和流量发生扰动时,余热锅炉出口参数随时间的变化规律。研究结果为联合循环余热锅炉控制系统的设计提供了理论依据。     

基于冷却水温求解的凝汽器全三维数值模拟

文章通过求解与凝汽器壳侧传热相耦合的冷却水温的微分方程,实现了基于冷却水温求解的凝汽器全三维计算,计算模型更接近真实的物理模型。对某600MW机组凝汽器的计算表明,计算结果可以展现出凝汽器壳侧蒸汽流动换热以及冷却水温分布的三维性,计算结果更为合理。     

CSP均热炉内板坯传热数值模拟研究

针对武钢CSP均热炉内板坯的传热进行了数值模拟研究,对板坯在炉内的热状态、板坯断面温度场进行了分析,为CSP均热炉加热工艺的优化提供了参考依据。     

余热锅炉的动态数学模型及数字仿真

余热锅炉动态数学模型是分析联合循环系统动态特性的必要环节。作者着重对联合循环中的余热锅炉的各部件进行了理论建模和模型简化，对燃气轮机出口烟气温度变化和汽机调节汽阀开度变化时余热锅炉的动态特性进行数字仿真，并对仿真结果进行了分析。     

氦气冲刷螺旋管束传热的数值研究

采用CFD软件对氦气冲刷螺旋管束的传热特性进行了数值模拟。计算时采用了轴对称简化模型;湍流模拟采用低Re k-ε模型。通过与实验数据对比,发现低Re模型比壁面函数法更适合计算冲刷管束类型的流动。计算结果表明,顺排管束前几层平均Nu高于叉排管束,而深层管平均Nu低于叉排管束;管列距离较大时排列方式对深层管的传热影响很小;管束与边界距离约为管束中心部分氦气流道宽度的一半时,各列传热管传热和氦气出口温度都较为均匀;管束横向位置发生偏移将导致管束内流动、传热出现不均匀。结果对于螺旋管蒸汽发生器设计具有参考意义。     

燃煤锅炉三维CFD数值模型水冷壁热边界条件设定方法

目前,燃煤锅炉三维CFD数值模拟中对炉膛水冷壁传热分布的预测大都基于给定的壁面温度边界条件。然而,此方法无法体现锅炉运行状态对壁面传热与壁温分布的影响。提出了一种基于锅炉烟气侧放热与汽水侧吸热间热平衡关系的壁面传热计算方法,并重点讨论了壁面传热系数的物理意义及取值方法。研究发现,壁面传热系数基本由壁面结渣状态决定,因此可根据壁面渣层的传热系数确定。本文方法将影响壁面传热的关键因素合理地体现在计算过程中,同时在模型复杂性与工程适用性之间保持了合理的平衡。采用此方法对一台320 MW锅炉的燃烧与传热分布进行了数值模拟,水冷壁吸热量的预测结果与锅炉运行数据吻合良好。     

枝晶尺度溶质再分配对连续铸造凝固过程的影响

阐述了凝固微细尺度结构上的溶质再分配与宏现尺度传热传质现泉之问的关联，总结比较了多种徽现健析模型，并针对反向凝固工艺和传统的薄板坯连铸连轧(CSP)工艺的传热传质现泉进行了数值模拟，与实验数据进行对比分析。结果表明，微细尺度固—液相界面上的溶质再分配对凝固宏观传输过程的影响不可忽略。     

等离子体发生器内高温空气化学反应流场分析

空气在高温环境下会发生离解、电离等化学反应使组分发生变化，从而引起流场状态的改变。以一个低温等离子发生器模型为例，应用数值模拟的方法对七种组分，七个化学反应的流场求解，并与纯空气流场的求解结果进行比较．分析化学反应流场流动和传热的特点。在数值模拟过程中采用了局部热力学平衡流体模型，数值格式用SIMPLEC算法，采用贴体坐标的网格模型。计算结果给出了温度场、速度场及组分变化分布图。     

Numerical simulation of the effects of trefoil tube support plates on the flow and heat transfer characteristics of a steam generator

A three-dimensional coupled model of heat transfer tube and trefoil tube support plate (TSP) is developed based on a full-size steam generator (SG). The CFX thermal phase change model is adopted to numerically investigate the flow and heat transfer behaviors of the secondary side fluid. And the effects of trefoil TSPs and inlet subcooling on the thermal-hydraulic characteristics of tube bundle are obtained. The calculation model reasonably reveals the distributions of the flow and heat transfer parameters in the SG, especially in trefoil TSP regions. Based on the across flow velocity and density of the secondary side fluid in U-bend region, the most severe flow-induced vibration damage is predicted at the angles of 110° on the hot leg and 60° on the cold leg, respectively. Due to the effects of trefoil TSPs, vortexes are induced, the outer wall temperature in the circumferential direction shows periodic characteristic in TSP regions, which increases the possibility of aggressive solutes deposition and U-tubes rupture. In addition, inlet subcooling of the secondary side fluid has significant effects on the SG. As inlet subcooling decreases, the heat transfer is enhanced. The numerical simulation results obtained may provide guidance to facilitate the optimal design and in-depth thermal-hydraulic analysis of TSPs and SGs.