煙氣發(fā)生器燃燒流場的數(shù)值模擬.pdf

1、本文的研究對象是某型渦輪增壓器試驗臺上的煙氣發(fā)生器，它是煙氣發(fā)生裝置，為試驗臺提供額定溫度和流量的煙氣，以確保渦輪增壓器正常工作。隨著計算流體力學和燃燒理論的發(fā)展，數(shù)值模擬煙氣發(fā)生器內部燃燒流動、傳熱、傳質等復雜過程已成為可能。應用數(shù)值模擬的方法可以對實驗難以測量的參數(shù)進行預估，而不需要大量的實驗，應用數(shù)值模擬的方法來解決煙氣發(fā)生器燃燒性能的分析和工程設計，有利于提高工作的可靠性和經濟性。 本文針對煙氣發(fā)生器內部穩(wěn)態(tài)三維反應流進

2、行了數(shù)值模擬，建立了煙氣發(fā)生器穩(wěn)態(tài)三維湍流反應流的數(shù)學模型。采用RNGκ-ε雙方程湍流流動模型模擬內部流動；采用化學反應的簡單化學反應系統(tǒng)來模擬煙氣發(fā)生器內部湍流擴散燃燒；采用顆粒群軌道模型來描述液滴離散相的運動軌跡和變化歷程。在數(shù)值模擬過程中，對于控制方程采用一階迎風格式的差分格式進行離散，壁面處理采用壁面函數(shù)法；采用SIMPLEC算法來解決壓力速度耦合問題；用多重網格法來求解離散方程。 本文首先對此煙氣發(fā)生器原始設計方案進行

3、三維建模和流場分析，并且找出原始設計中存在的問題，通過改進其幾何結構，得到煙氣發(fā)生器的結構優(yōu)化方案。對煙氣發(fā)生器進行數(shù)值模擬，得到了各流場參數(shù)同平均混合分數(shù)、混合分數(shù)脈動均方值的關系圖，煙氣發(fā)生器內部溫度、壓力、速度、流線、密度、各種燃燒產物體積分數(shù)等一系列湍流燃燒流場的特性參數(shù)分布，并對這些參數(shù)分布進行了分析。 計算結果表明，由于原始設計方案結構的不合理，造成爐膛內流動不合理，燃燒集中，高溫區(qū)貼近壁面，出口平均溫度遠低于設計要