發(fā)布時(shí)間：2017-11-02 17:05

  本文關(guān)鍵詞：航改燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室與煙氣出口溫度品質(zhì)改善的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 航改燃?xì)廨啓C(jī) 環(huán)形燃燒室 數(shù)值模擬 空氣供給方式

【摘要】：燃?xì)廨啓C(jī)具有系統(tǒng)效率高、投資成本低、最小的現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地和污染物排放低等優(yōu)勢(shì),其在多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)電備受關(guān)注。在工業(yè)化國(guó)家,燃?xì)廨啓C(jī)多年來(lái)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于發(fā)電,船舶和機(jī)械驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。為了保護(hù)環(huán)境,國(guó)內(nèi)近年來(lái)對(duì)陸基燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電量需求的增長(zhǎng)非�？臁Ｔ诒姸嗟娜�?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用中,航改機(jī)以其研發(fā)周期短,風(fēng)險(xiǎn)和成本低,性能和穩(wěn)定性高而得到越來(lái)越多的關(guān)注。為深入理解燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的燃燒特性、優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì),仍然需要大量的基礎(chǔ)研究,數(shù)值研究可以為完成上述目標(biāo)發(fā)揮重要的作用。本文三維數(shù)值研究航改機(jī)燃燒室燃燒特性,同時(shí)給出了改善出口溫度品質(zhì)的建議。本燃燒室為某發(fā)電廠11500kw燃?xì)廨啓C(jī),利用PRO-E軟件重建燃燒室結(jié)構(gòu),采用Gambit軟件生成網(wǎng)格。在化學(xué)反應(yīng)劇烈的主燃區(qū),以及物性變化較大的空氣入口出采用了較細(xì)的網(wǎng)格,網(wǎng)格總數(shù)為123萬(wàn),并進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)化的檢驗(yàn)。建立的數(shù)學(xué)模型包括質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程,以及描述湍流和燃燒模型。穩(wěn)態(tài)的Navier-Stokes方程組,在適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,基于有限容積法和SIMPLE算法求解。計(jì)算基于三維k-ε湍流模型,化學(xué)反應(yīng)采用PDF計(jì)算。模型中考慮了氣體輻射傳熱,輻射方程用DO模型求解,壓力和速度的耦合選用SIMPLE算法。首先,數(shù)值計(jì)算了設(shè)計(jì)工況下的燃燒器內(nèi)的流動(dòng)、傳熱和燃燒,并就行了討論。計(jì)算結(jié)果顯示,火焰穩(wěn)定在主燃燒區(qū),這是因?yàn)樵诨亓鲄^(qū)燃料和空氣快速混合和反應(yīng)。本文的模型成功的預(yù)測(cè)到了該現(xiàn)象。這種類型的回流區(qū)有助于改善燃?xì)夂涂諝獾幕旌?并且成功的應(yīng)用于工業(yè)級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)中。主燃燒區(qū)最高溫度為2376K,在主燃燒區(qū)的下游,由于冷空氣的摻混,氣體溫度下降。隨后,在摻混孔的下游觀測(cè)到氣體溫度的小幅度上升,這是由于未燃盡的燃?xì)庠谥魅伎锥物L(fēng)噴入后,煙氣將二次風(fēng)溫度提升所致。其次,為提高煙氣出口品質(zhì),優(yōu)化供氣方式,重點(diǎn)研究旋流器安裝角度,頭錐外環(huán)孔安裝角度、主燃孔和摻混孔的進(jìn)氣比例對(duì)燃燒器燃燒特性和煙氣出口溫度的影響。結(jié)果表明,適當(dāng)降低旋流器和頭錐外環(huán)孔安裝角度,提高混合主燃孔的空氣投入比例可以改善煙氣出口品質(zhì);高溫區(qū)域輕微的向上游移動(dòng)。最后,本文給出了空氣進(jìn)氣方式的改進(jìn)方案,并給出和分析了改進(jìn)方案的計(jì)算結(jié)果。結(jié)果表明,根據(jù)改進(jìn)的方案,煙氣溫度出口品質(zhì)得到改善,煙氣出口的平均溫度和熱點(diǎn)溫度降低;平均溫度,最高溫度,周向溫度分布系數(shù)和徑向溫度分布系數(shù),分別由1278K,1409K,0.2025,0.1167,降低到1239K,1358K,0.1968和0.1039。數(shù)值模擬的設(shè)計(jì)工況下的計(jì)算結(jié)果,以及本文提出的為改善煙氣出口溫度質(zhì)量的空氣供給方式的改進(jìn)建議,為燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：航改燃?xì)廨啓C(jī) 環(huán)形燃燒室 數(shù)值模擬 空氣供給方式
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK473
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 主要符號(hào)表16-17
• 1 緒論17-26
• 1.1 問(wèn)題的提出與研究意義17-18
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展分析18-23
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容與方法23-25
• 1.4 本章小節(jié)25-26
• 2 燃燒室模擬的數(shù)學(xué)方法26-36
• 2.1 燃燒室流場(chǎng)基本控制方程26-27
• 2.2 湍流模型27-30
• 2.2.1 湍流基本理論27-28
• 2.2.2 兩方程模型28-30
• 2.3 湍流燃燒模型30-32
• 2.3.1 簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)30-31
• 2.3.2 快速反應(yīng)假設(shè)31
• 2.3.3 混合分?jǐn)?shù)與質(zhì)量守恒31-32
• 2.4 輻射模型32-33
• 2.5 燃燒室燃燒過(guò)程數(shù)值計(jì)算方法33-35
• 2.5.1 控制方程的離散34
• 2.5.2 SIMPLEC算法簡(jiǎn)介34-35
• 2.6 本章小節(jié)35-36
• 3 燃燒室結(jié)構(gòu)及燃燒室計(jì)算方法36-46
• 3.1 燃燒室基本結(jié)構(gòu)36-38
• 3.2 環(huán)形燃燒室的建模38-41
• 3.2.1 燃機(jī)燃燒室?guī)缀谓?/span>38-39
• 3.2.2 燃機(jī)燃燒室網(wǎng)格劃分39-40
• 3.2.3 邊界條件40-41
• 3.3 非預(yù)混燃燒的預(yù)處理41-44
• 3.4 燃燒室流場(chǎng)的相關(guān)評(píng)定參數(shù)44-45
• 3.4.1 出口溫度均勻性44-45
• 3.4.2 壁面溫度分布45
• 3.4.3 火焰長(zhǎng)度45
• 3.5 本章小節(jié)45-46
• 4 數(shù)值模擬結(jié)果與燃燒狀態(tài)分析46-59
• 4.1 燃燒室主燃區(qū)模擬結(jié)果分析46-52
• 4.1.1 燃燒室主燃區(qū)溫度、速度分布46-49
• 4.1.2 燃燒室中燃料的分布49-52
• 4.2 燃燒室摻混區(qū)模擬結(jié)果分析52-56
• 4.2.1 摻混區(qū)模擬結(jié)果52-53
• 4.2.2 摻混區(qū)對(duì)出口溫度品質(zhì)的影響53-56
• 4.3 冷卻系統(tǒng)模擬結(jié)果分析56
• 4.4 燃燒室內(nèi)部流動(dòng)分析56-57
• 4.5 本章小節(jié)57-59
• 5 燃機(jī)燃燒室出口溫度品質(zhì)的優(yōu)化研究59-75
• 5.1 旋流器安裝角度值的優(yōu)化研究59-62
• 5.2 頭錐外環(huán)孔角度的優(yōu)化研究62-66
• 5.3 摻混孔進(jìn)氣比例優(yōu)化研究66-69
• 5.4 主燃孔進(jìn)氣比例優(yōu)化研究69-71
• 5.5 優(yōu)化研究結(jié)果驗(yàn)證71-74
• 5.6 本章小節(jié)74-75
• 6 結(jié)論與展望75-77
• 6.1 結(jié)論75
• 6.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果80-81
• 致謝81-82
• 作者簡(jiǎn)介82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 龔光英;;航改工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析[J];燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究;2012年S1期

2 徐麗;孫麗艷;;某型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室性能數(shù)值模擬[J];汽輪機(jī)技術(shù);2012年02期

3 何悟;鄭洪濤;蔡林;曹天澤;;湍流燃燒模型在燃燒室數(shù)值計(jì)算中的對(duì)比分析[J];熱科學(xué)與技術(shù);2011年04期

4 王朝暉;王成軍;王丹丹;吳鎮(zhèn)宇;;燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃燒氣體燃料的數(shù)值模擬[J];沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2010年02期

5 齊兵;金戈;顧銘企;;R0110重型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室三維數(shù)值模擬[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2009年04期

6 金戈;李孝堂;尹家錄;馬宏宇;;改燒焦?fàn)t煤氣后燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的改進(jìn)[J];動(dòng)力工程;2008年06期

7 金戈;張志學(xué);顧銘企;;QD128航改燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室數(shù)值模擬[J];航空發(fā)動(dòng)機(jī);2008年02期

8 王禮進(jìn);鄭洪濤;;燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室三維冷態(tài)流場(chǎng)數(shù)值模擬[J];燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù);2007年02期

9 崔玉峰;徐綱;聶超群;黃偉光;;數(shù)值模擬在合成氣燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2006年16期

10 冀春俊,徐世泊,于飛;燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)部?jī)上嗔鲃?dòng)數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];動(dòng)力工程;2004年05期

，

本文編號(hào)：1132363