换向方式对蓄热式加热炉热过程影响数值模拟

基于商业软件CFX4．3和自编程序，建立了三维非稳态HTAC加热炉内热过程的CFD仿真系统，并以国内某HTAC加热炉为对象，分析了不同的换向燃烧组织方式对HTAC加热炉内多烧嘴喷射射流的卷吸、燃烧现象以及钢坯在炉内的加热过程的影响。结果表明：采用分段同侧换向控制的HTAC加热炉能获得很好的流场和温度场分布，基本满足高质量的钢坯加热需要，但该炉在生产条件下的温度制度存在不合理之处，在今后设计和操作中应进一步优化和改进；全同侧换向控制的火焰布置方式不利于钢坯的均匀、快速加热；而采用交叉换向控制的火焰布置方式可以改善加热炉内的流场和温度分布，更有利于满足钢坯的加热工艺要求。     

加热炉内流动特性的PIV研究

为研究加热炉平焰旋流烧嘴下方燃烧速度场的主要机理,采用相似和模化理论建立了冷态实验模型(1:1); 采用粒子激光测速(PIV)技术对烧嘴下方的主要燃烧速度场进行了测量,得出在旋流强度为1.76、空气与煤气的流量比为13.68时的速度场;速度场主要由回流区和贴附射流区组成;同时探讨了两个区域径向速度和轴向速度的分布特性,得出了二维速度分布规律.为后续热态实验研究打下基础.     

燃烧器内轴对称涡旋湍流流动的数学模拟

采用κ-ε双方程模型模拟了冷态燃气在轴对称渐扩燃烧器内的流动状态；分析了不同旋流强度对速度分布、回流区形状大小的影响以及旋流强度与出口速度之间的相互关系，给出了有旋流和无旋流下燃烧器内的流场分布，并讨论了旋流强度对稳定火焰和燃气混合的影响；给出了燃烧器出口速度随旋流强度的变化趋势。     

旋流燃烧室内流场PIV测量误差修正方法的研究

对微型燃气轮机旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性误差的原因进行了分析,提出了基于CFD技术的旋流燃烧室内湍流流动PIV测量误差的修正方法,将修正后的实验数据与数值计算结果进行了比较.结果表明,该修正方法可以有效地减小旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性的误差.     

旋转旋流离心机转鼓内流场分析

旋转旋流离心机把旋转离心力场和旋流离心力场有机结合起来，分离强度大大增加，分离效果显著改善，是固液分离的理想设备。本文以流体动力学基本方程为基础，在“塞流”流态下，对旋转旋流离心机转鼓内流体流动的速度场和压力场进行了分析计算，推导出了转鼓内流体的速度和压力的计算公式，它们是计算离心机处理量和分离粒度的理论基础，同时也是离心机强度计算的理论依据。并对旋转旋流离心力场的变化规律进行了初步的探讨，得到了一些有用的结论。     

切向进气道内燃机进气系统流场的数值模拟

为提高换气系统流动性能，采用数值计算方法对具有切向进气道的内燃机进气系统三维流场进行了研究。模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型和SIMPLE数值计算方法。通过计算发现，在进气道内，切向气道没有涡流产生；进入气缸的气流，以一定的倾斜度与气阀和缸壁产生碰撞，是产生缸内旋流的主要原因，气体的碰撞和分离沿气缸横截面产生两个旋转方向相反的旋涡；随着气体逐渐远离气阀，缸内小旋涡与主旋流逐步合，形成了单一方向的旋流。研究结果表明，采用三维流动数值模型可获得稳流试验中难以得到的进气道和缸内流动规律，为气道设计提供更有力的依据。     

蓄热烧嘴内气体流动速度偏心数值研究

针对加热炉采用的蜂窝蓄热体出现的破损问题,利用数值模拟技术,对蓄热烧嘴内部气体流动状况进行了冷态数值模拟实验研究。研究结果表明,在蓄热和放热过程中烧嘴内部存在明显的速度偏心现象,该问题是导致蓄热效率下降和蓄热体损坏的主要原因     

RFC分解炉的性能研究

分析了RFC分解炉内的气固流动、阻力特性以及炉内物料停留时间分布等,研究表明炉内大部分区域气体流动表现出明显的旋流流动特点,炉内湍流强度分布比较均匀,并沿轴向流动方向逐步增强。RFC分解炉的料气停留时间比值约为3.7,如果考虑炉出口与C5进口之间的垂直连接管道,则物料依次通过分解炉系统的平均停总时间约为13.3s。RFC分解的3次风旋流流动的阻力系数为74,窑气喷腾流动的阻力系数为13。研究结果与工厂实际生产情况完全符合,为改进分解炉的设计和优化工厂的操作提供参考。     

用CFD对间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟

应用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法，对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设，建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组，编制了三维SIMPLE算法程序.计算出间接蒸发冷却器内的速度场、温度场及浓度场，分析内部流动状态和热力分布.换热器通道间距改变时，计算所得压力梯度与实验测得的数据吻合得较好.这就能够为更加清楚地认识蒸发冷却换热器内复杂的换热机理，对这类换热器的优化设计提供必要的理论依据.     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

Numerical simulation of fluid flow in a reheating furnace with multi-swirling-burners

A general numerical simulating program for three-dimensional (3-D) and time-dependent fluid flow for a reheating furnace with multi-swirling-burners has been developed based upon an arbitrary Lagrangian-Eulerian scheme (ALE) with the finite volume method. The parameters of fluid flow in a reheating furnace with multi-swirling-burners was calculated and the 3-D velocity distributions were obtained. The design of the burners was optimized for forming better swirling flow. The simulation shows that the fluid flow in the reheating furnace with the optimized burners is reasonable.     

Dynamic simulation on effect of flame arrangement on thermal process of regenerative reheating furnace

By analyzing the characteristics of combustion and billet heating process, a 3-D transient computer fluid dynamic simulation system based on commercial software CFX4.3 and some self-programmed codes were developed to simulate the thermal process in a continuous heating furnace using high temperature air combustion technology. The effects of different switching modes on injection entrancement of multi burners, combustion and billet heating process in furnace were analyzed numerically, and the computational results were compared with on-site measurement, which verified the practicability of this numerical simulation system. The results indicate that the flow pattern and distribution of temperature in regenerative reheating furnace with partial same-side-switching combustion mode are favorable to satisfy the high quality requirements of reheating, in which the terminal heating temperature of billets is more than 1 460 K and the temperature difference between two nodes is not more than 10 K. But since the surface average temperature of billets apart fi＇om heating zone is only about 1 350 K and continued heating is needed in soaking zone, the design and operation of current state are still needed to be optimized to improve the temperature schedule of billet heating. The distribution of velocity and temperature in regenerative reheating furnace with same-side-switching combustion mode cannot satisfy the even and fast heating process. The terminal heating temperature of billets is lower than that of the former case by 30 K. The distribution of flow and temperature can be improved by using cross-switching combustion mode, whose terminal temperature of billets is about 1 470 K with small temperature difference within 10 K.     

不同燃烧器高宽比下炉内空气动力特性的试验研究

本文应用相似模化理论对烟煤型燃烧器进行炉内冷态试验研究.通过对一次风射流的偏转,炉内气流的旋转强度、充满程度,燃烧器射流两侧的补气条件,炉膛出口的速度分布等特性随着燃烧器高宽比H/B的变化规律的研究,提出了较为理想的大型电站锅炉烟煤型燃烧器高宽比的范围,为指导电站锅炉燃烧器的设计和改造提供理论参考。     

全氧燃烧玻璃熔窑燃烧器安装高度的优化模拟

以全氧燃烧熔窑为研究对象,借助于FLUENT软件对玻璃熔窑火焰空间进行数值模拟。对全氧燃烧条件下,燃烧器安装在3种不同高度时的熔窑火焰空间的温度场、气流场和碱蒸汽对窑炉碹顶的侵蚀情况进行分析对比,为燃烧器在全氧玻璃熔窑中的操作参数的确定提供依据,对窑炉的设计和优化进行有效的指导。研究表明,燃烧器安装高度对熔窑火焰空间温度分布有较大影响,不合适的安装位置会导致对玻璃液面的传热效率下降、碱蒸汽的挥发增强。燃烧器安装在0.3 m高度时,气流有冲刷玻璃液面的倾向,且气流平均速度较大;燃烧器安装在0.5 m高度时,火焰气流翘起,火焰空间底面附近的水蒸气的平均摩尔分数明显偏高,这些均易造成玻璃液面碱蒸气的挥发。燃烧器安装在0.4 m高度时,碱蒸汽的挥发率最小,但碹顶出现局部高温区,火焰传热效率不高。因此燃烧器的合理安装高度应该在0.3~0.4 m之间。     

330MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内速度场分布的数值模拟

以某电厂330 MW燃煤机组为研究对象,采用FLUENT6.0软件对炉内实际燃烧过程进行数值模拟,得出了热态时的炉内燃烧器区域和炉膛出口各截面的速度场分布,以及采用两墙对冲布置旋流燃烧器的速度场分布特征.     

钢坯加热炉炉温仿人智能控制策略的研究

针对钢坯加热炉炉温控制现状及存在的问题,依据仿人智能控制原理,建立炉温的仿人智能控制策略.并利用MATLAB仿真软件对仿人智能控制算法与常规PID控制算法进行对比仿真实验,结果表明仿人智能控制策略在炉温控制方面有较好的控制效果和更强的适应性.     

基于智能控制的钢坯加热炉炉温综合控制策略

为了实现钢坯加热炉炉温的优化控制,研究了燃料流量的模糊专家控制,空／燃比的极值寻优以及炉膛压力的模糊PI控制策略．经过对某轧钢厂的现场调试,证明针对影响钢坯加热炉炉温的不同的因素,采用不同的智能控制策略,能够取得较好的整体控制效果．     

热风炉眼睛形燃烧室内流动特性模拟研究

建立了高炉热风炉眼睛形燃烧室内流动场数学模型,应用计算机模拟研究方法对不同燃烧器燃烧热烟气在燃烧室内流动进行了模拟研究,得到了眼睛形燃烧室内气体流动的基本特征.     

加热炉内钢坯加热过程的数学模型研究

本文根据加热炉的生产特点建立了一个加热炉内钢坯加热过程的数学模型,模型得到了工业实验验证,结果表明:模型计算结果与实测结果吻合良好,其最大相对误差小于3％;并分析了加热炉各操作参数对钢坯加热过程的影响,为开发加热炉控制模型奠定了理论基础.