不同湍流模型对强旋流动的数值模拟

在径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态试验的基础上，充分考虑旋转对湍流流场的影响，有用k-ε双方程及其修正模型和二阶矩雷诺应力模型（DSM），对流旋煤粉燃烧器出口强旋流场进行了数值模拟。数值计算结果表明：k-ε双方程模型定性上可以预报出强旋流场的主要特点，但回流区的预报区域偏大，轴向速度的预报结果与试验值有一定差距，预报的回流速度偏低，速度衰减过快，这是由于k-ε湍流模型采用了较多的简化和未考虑旋转对湍流的影响。采用基于旋转体系使湍流脉动加强和削弱两种作用的修正方法对k-ε双方程的湍流耗散率方程进行修正。计算结果表明：从旋转体系可使湍流能量加强出发的Bardina涡量修正方法，预报回流区范围较标准k-ε湍流模型缩小，更加接近于试验值。其计算结果优于使湍流 脉动削弱的Richardson修正。DSM模型对轴向回流速度和切向速度后期分布预报结果较上述模型有较大改善，可体现出湍流雷诺应力非均匀各向异性的特点，虽然此模型仍有收敛速度慢、计算时间长的缺点，但对预报强旋流动是一个精度较高、极具潜力的方法 。图9参11     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

用于炉内除尘的轴向直流式旋风除尘器的实验研究

提出锅炉炉内设置除尘器以减轻工业锅炉原始粉尘排放浓度的方法.对适用于炉内除尘的轴向直流式旋风除尘器,影响其除尘效率及阻力系数的几个主要因素进行了实验研究.研究分析了除尘器进口导流叶片角度、出口直径、稳流体长度等对除尘效率和阻力的影响以及除下灰的粒径分布和分级效率.得出合适的出口直径为分离段直径的0.7倍左右;进口角度过小会导致阻力过大,选取60 °为宜;稳流体长度设定应考虑除尘效率与阻力系数两方面的权衡.最终建立了适合炉内使用的轴向直流式旋风除尘器结构形式.为工业锅炉本身的性能改进提供了研究分析和实验依据.     

无内旋流旋风分离器排气管入口加十字架的阻力特性优化实验研究

内旋流阻力损失占旋风分离器总阻力损失的50%以上,无内旋流旋风分离器由于消除了内旋流,因而降低了阻力损失。在这种旋风分离器排气管入口加十字架,可以减小净化气流的旋转速度,从而使阻力损失降低1/3。本文从实验角度进行了该种旋风分离器排气管入门加十字架的阻力特性优化研究。     

强旋湍流气固两相流动和煤粉燃烧数值模拟

该文给出一种用于强旋流的气固两相湍流模型，采用双流体模型及相应的数值解法，求解旋风炉燃烧室内气固两相流动及煤粉燃烧。模拟结果表明，前置室内湍流空气动力场分布具有强旋，中心回收流和各向异性湍流的特点。     

弯道内湍流流动特性的实验研究

本文采用ＴＳＩ１１２５型热线风速仪侧量了二维弯道内湍流流动的时均速度和湍流强度。实测结果发现随θ角由２５°增大为４５°，最大时均速度由内壁向外壁从０．３处移向０．４处。湍流强度外壁面大于内壁面，随θ的增大，内壁处湍流强度被抑制，而外壁处被加强。本文对弯道湍流场的测量为考证湍流模型提供依据     

前置立式煤粉旋风炉低负荷单旋风筒运行水循环可靠性研究

本文论述了在１８０ｔ／ｈ前置立式煤粉旋风炉上所作的水循环试验。试验目的主要是检验该炉在单肇风筒运行低负荷时水循环的可靠性。试验结果表明：双旋风筒同时运行时,锅炉负荷Ｄ≥６１％０时,不会出现水循环问题;单筒运行,另一筒投油Ｄ≤４５％Ｄ０时,水冷壁管内出现停滞,不宜运行;４５％Ｄ０＜Ｄ＜５０％Ｄ０时,水循环可靠性较差,不宜长期运行;单筒运行,另一筒不投油,Ｄ≤５５％Ｄ０时,水冷壁管内出现倒流,也不宜运     

旋风除尘器阻力损失的实验研究

对常规旋风除尘器与导向板旋风除尘器阻力损失进行了实验研究,结果表明：阻力损失随速度的变化与导向板的形状尺寸关系很大,但对阻力损失随浓度的变化关系影响不大。     

中心筒脱落前后旋风分离器内气体流动特性研究

以某350 MW循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象,采用雷诺应力模型模拟并分析了中心筒脱落前后旋风分离器内气体流动特性。计算结果表明：中心筒脱落前后旋风分离器内的气流结构没有改变,都包括外旋流和内旋流。中心筒脱落后,外圆筒上部的纵向环流和短路流消失,部分气流直接从中心筒流出;气流的轴向速度和切向速度分布方式相似,但局部速度分布和大小有差异;压力分布相似,进出口压差减小。     

新型喷腾旋风炉煤燃烧实验研究

喷腾旋风燃烧是一种基于正交强旋流动原理的新型高效清洁燃煤技术。本文在以前工作的基础上，对炉体结构进行改进，并在改进的模型炉中燃用５ｍｍ以下散煤，进行了燃烧实验研究。用Ｋ型（镍铬－镍铝）铠装热电偶测量了炉内温度分布，用ＣＯＳＡ６０００ＣＤ气体分析仪测量了污染物排放，探讨了底吹风与进煤量，底吹风与１次风、２次风的匹配关系，并进行了效率分析。实验结果表明，改进后的结构更有利于煤的火焰稳定和强化燃烧，可以在小型燃煤炉中实现高效低污染燃烧。研究结果为进一步探讨喷腾旋风燃煤技术的机理并把该技术应用于生产实践提供了技术依据。     

轴向切向进风强旋气粒流动的PDPA研究

本文用相位多普勒测速仪ＰＤＰＡ研究了轴向和切向同时进气、轴向供粉的旋流数为１．５的突扩强旋气粒湍流两相流动，给出了气相和颗粒相的轴向和切向时均速度场，湍流脉动场、颗粒浓度场、揭示了强旋气粒湍流两相流动的各向异性，并表明两相速度及湍流脉动间关系不同于类似流型的Ｓ＝０．４的弱旋情况。     

Experimental Studieson Gas－Particle Flows and Coal Combustion in New Generation Spouting－Cyclone Combustor

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｉｅｓｏｎＧａｓ－ＰａｒｔｉｃｌｅＦｌｏｗｓａｎｄＣｏａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎＮｅｗＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｐｏｕｔｉｎｇ－ＣｙｃｌｏｎｅＣｏｍｂｕｓｔｏｒＤ．Ｘ．Ｗａｎｇ；Ｚ．Ｈ．Ｍａ；Ｘ．Ｌ．Ｗａｎｇ；Ｌ．Ｘ．Ｚ...     

旋风分离器自然旋风长的试验研究

采用激光多普勒测速系统(LDV)对φ300mm、升气管直径为De=100、135和180mm的旋风分离器内气相流场进行了测量,主要分析了旋风分离器的自然旋风长。测量结果表明,旋风分离器内的旋转流呈现明显的衰减特性。沿升气管出口轴向向下,切向速度和轴向速度逐渐减小,对于直径100mm升气管,最大切向速度由2.55Vi开始衰减,并且最大切向速度的径向位置由0.28R逐渐向壁面移动,内部的刚性涡逐渐扩大,外部的准自由涡逐渐缩小,最终在轴向5.2D处最大切向速度点接近筒体壁面,准自由涡消失,此位置以下形成完全的刚性涡;对于直径135和180mm升气管,最大切向速度的值和位置也具有相似的变化。在此基础上,提出了旋风分离器自然旋风长的定义,即从升气管下口到准自由涡消失位置的距离为旋风分离器的自然旋风长Lc,依据实验结果给出了计算式(5)的关系式。最后通过分析旋风分离器内旋转流的衰减特性和两涡之间的能量传递过程,进一步说明了旋风分离器自然旋风长的物理意义。     

Experimental studies on Gas—Particle Flows and Coal Combustion in New Generation Spouting—Cyclone COmbustor

Based on previous studies, an improved non-slagging spouting-cyclone combustor with two-stage combustion, organized in perpendicularly vortexing flows, is developed for clean coal combustion applied in small-size industrial furnaces and domestic furnaces. The isothermal model test and the combustion test give some encouraging results. In this study, further improvement of the geometrical configuration was made, a visualization method and a LDA system were used to study the gas-particle flow behavior, and the temperature and gas composition in combustion experiments were measured by using thermocouples and a COSA-6000-CD Portable Stack Analyzer. Stronger recirculation in the spouting zone and the strongly swirling effect in the cyclone zone were obtained in the improved combustor. The combustion temperature distribution is uniform. These results indicate that the improved geometrical configuration of the combustor is favorable to the stabilization of coal flame and the intensification of coal combustion, and it provides a basis for the practical application of this technique.     

湍流气粒多相流数值模拟理论的最近进展

本文对近年来气粒多相流数值模拟理论国内外最新成就及其发展动向作了综合评述，涉及到直接模拟、离散涡模拟、统观模拟、统计模拟等几个重要方面，对其目前状况、特点、尚待改进的方向发表了作者的看法。文中也包含了作者本人在这方面取得的成果的概述。     

应用五孔探针测量旋流燃烧器出口流场的研究

使用五孔探针在模拟实验台上进行旋流燃烧器出口流场的测试,得到了较完整的旋流流场速度分布图,取得了一定的应用五孔探针进行复杂流场测试的经验。     

Experimental Studies on Swirling Gas—Particle Flows in a Spouting —Cyclone Combustor

The gas and particle time-averaged velocity rand RMS fluctuation velocity of swirling gas-particle flows in a spouting-cyclone combustor were measured by a hot-ball probe and a conventional LDV system. The results show large velocity slip between the two phases both in tangential and axial directions and high nonisotropic turbulence of the two phases were also observed which is favorable to coal combustion. The particle RMS fluctuation velocity is higher than the gas RMS fluctuation velocity only in some regions of the flow field.     

浓淡旋流煤粉燃烧器低负荷稳燃性能试验研究

针对霍州电厂发电机组频繁参与调峰的实际情况 ,研制开发了浓淡旋流煤粉燃烧器 ,并在该电厂锅炉上进行了低负荷稳燃性能试验 ,试验结果表明该燃烧器具有较强的低负荷稳燃性能。     

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中流量特性的试验研究

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的流量特性进行试验研究.在不同的环境背压条件下,分别研究了气液比、环境背压对燃油流量系数、雾化空气流量系数的影响.结果表明:本喷油器的燃油流量系数稳定在0.2971,不受气液比、环境背压等因素的影响;雾化空气流量系数随环境背压与喷油器雾化空气通道进口压力的压力比的增大而减小,与气液比无关.根据试验数据整理出雾化空气流量系数拟合公式,能够对试验数据作出准确的预测.