湍流预混燃烧器燃烧自激振动的数值研究

对湍流预混燃烧器的燃烧不稳定现象应用湍流燃烧CFD的方法进行了数值研究。计算模拟了Krueger等人的实验研究,并着重对自激振动的频率和火焰动态特性进行了分析。计算表明,非稳态雷诺平均Navier Stokes(URANS)方法和基于重整化群的RNGk-ε湍流模型以及有限速率/涡漩耗散(FR/EDM)燃烧模型是适用的。将预测结果与实验结果进行比较可以看出,数值计算得到的燃烧室内压力振动的频率和幅值与实验很好地吻合,自激振动过程中火焰的动态行为也被计算很好地捕捉到,可以在计算的流动域的图像中看到整个激励循环的火焰前锋的变形和分离过程。同时从计算结果中还可以看出热释放的波动与压力波动的频率是一致的,这也进一步验证了瑞利准则。所得结果为进一步深入研究燃烧不稳定性产生的驱动机理和对燃烧不稳定的控制奠定了基础。     

燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值计算

对某型燃气轮机燃烧室的燃烧流场运用FLUENT软件进行了数值模拟.在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型、"简单化学反应系统"模型和"快速化学反应"假设,用SIMPLE算法进行压力一速度耦合求解,分析了不同负荷情况对燃烧效率、出口平均温度、过量空气系数及火焰长度的影响.计算结果能够很好地反映燃烧室燃烧流动的特点,对预测燃烧室内的燃烧流动及燃烧室的优化有一定参考价值.     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

某型燃气轮机燃烧室燃烧流场数值研究

燃气轮机燃烧室的燃烧特性受到旋流强度、雾化特性等因素的强烈影响,旋流强度和雾化特性分析对燃烧室的设计和优化具有非常重要的作用。对燃气轮机燃烧室的燃烧流场,应用商用程序FLUENT进行了数值模拟,并分析了空气过量系数α和燃油雾化粒径对燃烧室内燃烧特性的影响。模拟结果表明,控制空气过量系数和燃油雾化粒径对提高燃烧室工作性能和降低污染物排放具有重要意义。     

燃气轮机燃烧室双燃料混合燃烧数值模拟

对燃气轮机双燃料燃烧室进行了2种燃料混合燃烧条件下的数值模拟.结果 表明:混合燃烧条件下,液体燃料不同质量流量下的雾化特性、双燃料喷嘴气/液路结构以及气/液燃料的燃烧场差异决定了双燃料燃烧室的混合燃烧性能;当2种燃料混合燃烧时,液体燃料雾化质量恶化及外环气体燃料喷嘴对燃烧场的径向压缩导致高温驻点向燃烧室出口移动,温度分...     

燃气轮机燃烧室预混结构性能的数值研究

采用Fluent软件对某旋流预混燃烧室燃料与空气的预混和燃烧进行了数值模拟,分析了轴向叶片式旋流器叶片参数对预混均匀性、回火特性、总压损失和污染物排放的影响,并提出了燃料喷孔结构的改进方案.结果表明:旋流器叶片遮盖度为1.0~1.5,叶片角度为40°~55°,叶片数目为8~12时能够获得较好的燃烧性能;缩小燃料喷孔的孔径,采用旋流器与燃料喷孔合并的结构,合理布置燃料喷孔的位置3种改进方案均能有效改善预混均匀性,降低燃烧的最高温度,3种改进方案依次使NO_x的体积分数比原来降低91%、35%和91%.     

横射流预混燃烧的直接数值模拟研究

采用了直接数值模拟的方法对横射流预混燃烧进行了研究.乙烯/空气预混射流垂直进入高温产物组成的来流,射流当量比为0.6,动量比为8.7,模拟了流动和燃烧两个算例.本文探究了横射流速度场的特性及燃烧对流动的影响,发现燃烧使得流速衰减变慢,湍流耗散变快,射流轨迹更深入来流;同时在横射流火焰中验证了?CH2O?OH、?CH2O...     

狭长圆柱型燃烧室内的燃烧不稳定性

研究了狭长圆柱型燃烧室内的喷雾火焰燃烧的不稳定性。为了更清楚地了解火焰的构造，首先测量了火焰的温度场，在较大的一次风和二次风变化范围内，测量了压力的振荡特性，得出其均方根值图。结果表明，火焰的稳定是由回流区完成的，在较小的一次风燃料当量比和中等的二次风量时，振荡强度达到100Pa左右。其频率为200—230Hz，与空气/燃料比值关系不大，分析还表明燃烧室中的振荡是轴向驻波振荡。     

某重型燃气轮机环型燃烧室的数值模拟

参考现有某重型燃气轮机环型燃烧室,运用FLUENT软件对其喷嘴结构及燃烧室部分进行三维数据模拟及分析,通过数值模拟分析燃烧过程速度、压力、温度等变量的分布规律,以及对燃烧室不同截面的流场分布规律的分析,特别是对主要区域各关键截面的流场分析,从而判断出燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构奠定基础.     

乙醇预混火焰胞状不稳定性的数值模拟和理论研究

在一个恒定体积的密闭容器中开展了一系列圆柱形膨胀乙醇预混火焰胞状不稳定性的数值模拟研究,并通过临界贝克莱数、扰动对数增长率和临界火焰半径等理论分析研究了乙醇预混火焰胞状不稳定性。结果表明,在初始压力1MPa、初始温度358K、当量比0.8～1.6条件下,乙醇预混火焰胞状不稳定性非单调性增加,在当量比为1.2时不稳定性最为强烈。原因是热扩散(thermal diffusion,TD)不稳定性分子扩散影响明显,随着当量比的变化而急剧变化,当量比增加,扰动对数增长率先增大后减小;相反,流体动力学不稳定性对当量比并不敏感。此外,在当量比低于1.2时,几乎保持恒定的临界贝克莱数和急剧减小的火焰厚度导致临界火焰半径大幅下降,并在1.2处达到最小值。数值模拟和理论研究显示出一致的结果。     

燃烧室内自激励振荡燃烧的数值研究

采用数值方法研究了Langhorne型燃烧室内自激励燃烧驱动振荡的不稳定现象．应用非稳态雷诺平均法、雷诺应力紊流模型和涡团耗散燃烧模型,捕获了该类型燃烧室内两种当量比条件下的不稳定燃烧特性．数值模拟结果给出振荡燃烧发生时燃烧室内的压力振荡频率和幅值,并同实验结果进行了比较．证明了在两种当量比下分别存在着“强振荡”和“弱振荡”,并给出了两种当量比条件下不稳定燃烧时火焰的周期影像,详细分析了振荡发生时燃烧室内的火焰发展情况．     

燃烧模型与切圆锅炉烟气偏差的数值研究

分析并建立了锅炉多相流动与燃烧模型。利用该模型对改造前切圆锅炉水平烟道烟温、烟速偏差进行了数值模拟，计算结果和实际运行状况一致，证明了模型的可靠性。数值研究表明：上二次风反切和小切圆可以有效减小水平烟道烟温烟速偏差；综合比较，上二次风反切是更为可行的改造方案。图9参7     

多孔介质中预混式燃烧的数值研究

本文考虑向燃烧室中插入高孔隙率的多孔介质的燃烧过程,根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气体在惰性多孔介质中预混燃烧的一维数学模型,模拟了不同条件下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布及气体流速、当量比和吸收系数对燃烧室气体温度峰值的影响.结果表明,多孔介质的存在明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,加速了燃烧反应的进行,燃烧室利用率提高.     

燃煤过程中亚微米颗粒生成的数值模拟

由于煤粉燃烧过程中煤灰的汽化、成核、凝结等物理化学过程是炉膛中亚微米颗粒形成的主要途径,借助CFD软件平台, 针对1台92.9kW卧式炉,对此进行了数值研究,计算得到了炉内的温度分布、氧浓度分布和亚微米颗粒数量浓度和质量浓度分布。计算结果显示,炉膛温度是亚微米颗粒生成的主要因素,相对于温度来说,氧浓度的影响不;分级燃烧通过降低炉膛温度可以实现降低亚微米颗粒排放的目的。计算结果对于从理论上分析亚微米颗粒的形成机理和影响因素具有积极意义。图10表2参12     

分级预混燃烧的稳定性

简要阐述了发生振荡燃烧的机理,并且用线性分析方法对某分级燃烧室在低负荷和满负荷两种工况下的流场,以及设计工况和非设计工况下的燃烧特性进行了分析.结果显示,不同工况下不同燃烧方式会影响系统的模态及其稳定性.在非设计工况下运行时,火焰的轴向位置和燃烧放热的变化也对系统稳定性产生影响.这些结果可以帮助我们尽可能选择在稳定的条件下运行,防止可能出现振荡燃烧的情况,实现燃烧系统在全工况下安全、高效、清洁地运行.图21参9     

预混燃烧数值模拟与结构改进

对煤气-空气预混燃烧进行了数值模拟,通过模拟研究了燃烧器的结构对煤气-空气预混效果的影响,优化了燃烧器的结构,使煤气-空气预混效果达到最佳。模拟结果与实际燃烧过程情况相符。     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

贫燃预混旋流火焰动力学失稳过程分析

利用实验和数值模拟方法对贫燃预混旋流火焰的动力学失稳过程进行了分析,发现燃烧室入口非反应旋流入射过程所诱发的低频压力振荡将引起反应流热声振荡,两者之间具有倍频关系;旋流剪切边界层内较高的速度梯度诱导产生小尺度漩涡,三维螺旋结构的涡漩进动过程将造成火焰面内出现周期性的局部熄火和重新着火,从而使非平衡羟基等值面和中心回流区...