【摘要】：隨著數(shù)值模擬技術(shù)的不斷完善以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,采用基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的商業(yè)軟件求解燃燒工程實(shí)際問題已經(jīng)成為了可能。同時(shí),煤粉鍋爐的新型高效低氮燃燒器的性能試驗(yàn)研究是十分重要的,為在有限的條件下,得到燃燒的具體情況,數(shù)值模擬試驗(yàn)是一種非常重要的手段。本文以一種新型旋流煤粉燃燒器為研究對(duì)象,主要對(duì)燃燒室內(nèi)的流動(dòng)及燃燒進(jìn)行了三維的數(shù)值模擬。首先概述了數(shù)值模擬燃燒室內(nèi)燃燒過程的方法,利用Solid Works建模軟件以及布爾運(yùn)算完成了計(jì)算域的模型建立,并進(jìn)行了網(wǎng)格劃分。選擇合適的數(shù)學(xué)模型及邊界條件類型,應(yīng)用商業(yè)軟件FLUENT對(duì)燃燒室內(nèi)的煤粉顆粒及空氣的流動(dòng)、傳熱、燃燒過程作了詳細(xì)的數(shù)值模擬和分析,獲得了較符合工程實(shí)際的模擬結(jié)果。其中,采用Realizable k-?湍流模型模擬湍流流動(dòng),采用拉格朗日隨機(jī)顆粒軌道模型模擬燃燒室內(nèi)湍流氣固兩相流動(dòng),采用P1輻射模型模擬燃燒室內(nèi)的輻射傳熱過程,采用混合分?jǐn)?shù)概率密度函數(shù)模型(PDF)模擬燃燒室內(nèi)氣相湍流燃燒,采用雙步競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模型模擬煤粉顆粒中揮發(fā)分的析出,采用動(dòng)力學(xué)/擴(kuò)散控制燃燒模型模擬煤粉顆粒中焦炭的燃燒。本文數(shù)值模擬了不同內(nèi)、外二次風(fēng)配比的5個(gè)設(shè)計(jì)工況,分析了新型燃燒器的冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)特征和熱態(tài)燃燒特性,對(duì)比分析了該燃燒數(shù)值模擬過程中重力因素對(duì)煤粉燃燒數(shù)值模擬結(jié)果的影響。研究發(fā)現(xiàn):在內(nèi)二次風(fēng)配比為工況30~50時(shí),該燃燒器有較好的燃燒特性;并且內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)量占比影響旋流燃燒器噴射距離、噴射擴(kuò)角、回流強(qiáng)度以及著火距離等;對(duì)于考慮了重力因素的煤粉顆粒的燃燒過程更符合實(shí)際。本文所得的結(jié)論為以后該類型的煤粉旋流燃燒器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、實(shí)際運(yùn)行以及設(shè)計(jì)改造提供了有意義的參考。
【圖文】：

3）后處理后處理主要過程指的是對(duì)已經(jīng)完成數(shù)值計(jì)算的模擬結(jié)果，以得到清晰的可視化云圖、圖表以及數(shù)據(jù)。在數(shù)值模軟件是 ANSYS 中集成的后處理軟件 CFD-POST，本文件 Origin 以及 Tecplot 等。計(jì)算前處理本文研究對(duì)象是某廠的有效輸出負(fù)荷為 15MW 的旋流燃計(jì)算求解前需要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行計(jì)算前的前處理工作。何建模、計(jì)算域物理模型的建立以及網(wǎng)格劃分工作。 旋流燃燒器模型概述本文研究的對(duì)象為某廠試驗(yàn)煤粉爐采用的新型旋流燃燒是雙燃燒器前墻布置方式，旋流燃燒器主要結(jié)構(gòu)示意圖如燃燒器包括中心風(fēng)管、一次風(fēng)道、二次風(fēng)道。旋流葉片

向均勻布置 16 個(gè)固定式旋流葉片，內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)道內(nèi)沿周向均勻布置 12 個(gè)式旋流葉片，內(nèi)、外二次風(fēng)道內(nèi)的旋流葉片旋向相同。中心管內(nèi)為點(diǎn)火器，心管在運(yùn)行時(shí)送入爐膛的中心風(fēng)有著調(diào)節(jié)火焰中心的作用，以避免回火，本研究過程未考慮中心管進(jìn)風(fēng)量，，研究煤粉旋流燃燒器組織的空氣動(dòng)力場(chǎng)以及情況。.2 研究對(duì)象的幾何建模根據(jù)研究對(duì)象的全尺寸建立 1：1 幾何模型，如圖 2-2 所示。為使煤粉顆粒燒室內(nèi)的燃燒與流動(dòng)特征更加明顯、易于分析，原始爐膛基本深度尺寸 4D 為旋流燃燒器外部直徑），本文在建立旋流燃燒器的數(shù)值模擬的計(jì)算域物型時(shí)，以輻射爐膛尺寸為基礎(chǔ)建立燃燒室，燃燒室總長(zhǎng)度為 10D，燃燒室域物理模型高度與寬度相同為 4D。將旋流燃燒器與燃燒室整體作為數(shù)值模計(jì)算域，可以有效地考察旋流燃燒器流動(dòng)與燃燒情況。為了產(chǎn)生較好的回流作用以強(qiáng)化著火燃燒，在旋流燃燒器一次風(fēng)管接入的焰罩結(jié)構(gòu)（噴口位置處），燃燒器的布置位置為：燃燒室前墻水冷壁面與攏尾部面在同一水平面。旋流燃燒器燃燒室
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK229.63

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本文編號(hào)：2685042