一种新型旋流燃烧器燃烧室内流动及燃烧数值模拟
Numerical Simulation of Flow and Combustion in Combustion Chamber of A New Swirl Burner
随着数值模拟技术的不断完善以及计算机技术的不断发展,采用基于计算流体力学(CFD)的商业软件求解燃烧工程实际问题已经成为了可能.同时,煤粉锅炉的新型高效低氮燃烧器的性能试验研究是十分重要的,为在有限的条件下,得到燃烧的具体情况,数值模拟试验是一种非常重要的手段.本文以一种新型旋流煤粉燃烧器为研究对象,主要对燃烧室内的流动及燃烧进行了三维的数值模拟.首先概述了数值模拟燃烧室内燃烧过程的方法,利用Solid Works建模软件以及布尔运算完成了计算域的模型建立,并进行了网格划分.选择合适的数学模型及边界条件类型,应用商业软件FLUENT对燃烧室内的煤粉颗粒及空气的流动、传热、燃烧过程作了详细的数值模拟和分析,获得了较符合工程实际的模拟结果.其中,采用Realizable k-?湍流模型模拟湍流流动,采用拉格朗日随机颗粒轨道模型模拟燃烧室内湍流气固两相流动,采用P1辐射模型模拟燃烧室内的辐射传热过程,采用混合分数概率密度函数模型(PDF)模拟燃烧室内气相湍流燃烧,采用双步竞争反应模型模拟煤粉颗粒中挥发分的析出,采用动力学/扩散控制燃烧模型模拟煤粉颗粒中焦炭的燃烧.本文数值模拟了不同内、外二次风配比的5个设计工况,分析了新型燃烧器的冷态空气动力场特征和热态燃烧特性,对比分析了该燃烧数值模拟过程中重力因素对煤粉燃烧数值模拟结果的影响.研究发现:在内二次风配比为工况30~50时,该燃烧器有较好的燃烧特性;并且内二次风风量占比影响旋流燃烧器喷射距离、喷射扩角、回流强度以及着火距离等;对于考虑了重力因素的煤粉颗粒的燃烧过程更符合实际.本文所得的结论为以后该类型的煤粉旋流燃烧器的现场试验、实际运行以及设计改造提供了有意义的参考.
- 作者：
- 王浩然
- 学位授予单位：
- 哈尔滨理工大学
- 专业名称：
- 工程硕士(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 路义萍；张松松
- 中图分类号：
- TK229.63
- 关键词：
- 煤粉锅炉；旋流燃烧器；数值模拟；燃烧；配风比
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