旋流燃烧室内煤粉多相湍流流动与燃烧的数值模拟

提出了考虑湍流-颗粒反应相互作用的颗粒随机轨道模型,以此为基础建立煤粉燃烧综合理论模型并应用于旋流燃烧室内煤粉多相湍流流动与燃烧的数值模拟.模拟结果给出了气相温度场、速度场与温度脉动均方根值分布、颗粒相温度场、速度场与表观密度场以及颗粒瞬时温度与质量随时间的变化.研究表明,考虑湍流-颗粒反应相互作用对气相与颗粒相温度场的模拟结果有一定的影响,使气相温度分布与实验数据更为接近.     

受浮力作用的湍流扩散火焰的数值模拟

应用浮力修正的k-ε模型和EDC湍流燃烧模型对旋流燃烧室内具有较低燃料/空气初始动量的甲烷湍流扩散火焰进行了数值模拟，得到了两组工况下的气体时均速度场、温度场、组分浓度场和湍流脉动速度均方根值分布等．并与实验数据进行了比较，二者基本相符．同时，还将计算结果与标准k-ε模型的模拟结果进行了对比，揭示了浮力对具有较低初始动量的湍流扩散火焰的影响．     

燃尽风对炉内流动和燃烧过程影响的数值模拟

燃尽风作为降低锅炉NOx排放浓度的一个措施已在我国得到逐步推广应用。应用数值模拟方法，对1台600MW对冲燃烧煤粉锅炉，在满负荷下燃尽风对炉内流动、燃烧和传热过程的影响开展了研究工作。应用混合分数／概率密度函数法模拟湍流燃烧，用P-1辐射模型开展辐射传热模拟，利用拉格朗日／欧拉法处理气固两相间的动量、质量和能量交换，对挥发份的析出采用单步反应模型，采用动力／扩散反应速率模型模拟煤粉颗粒的表面燃烧。研究发现：一方面，燃尽风的应用改善了炉内气流的充满情况，延迟了煤粉燃烧过程氧气的供应，加强了炉内的还原性气氛，降低了炉内最高火焰温度，有利于降低NOx排放浓度；但另一方面。燃尽风的应用将导致煤粉燃烧效率下降。     

600MW超临界W火焰锅炉燃烧特性及水冷壁分布参数混合模拟

以东方锅炉600MW超临界W火焰锅炉为研究对象,从非预混燃烧、气相湍流、颗粒相轨道模型、辐射传热、煤粉挥发分燃烧等模型入手,运用计算流体力学软件FLUENT进行了计算流体力学(CFD)模拟,同时建立了炉膛水冷壁一维分布参数模型,将其得到的水冷壁温度分布作为CFD模拟的边界条件,通过两种模型的混合模拟,得到了更为准确的基础工况和变负荷工况下炉膛内温度场、流场、组分浓度场的分布特性,并分析了炉内煤粉燃烧规律的变化。     

旋流煤粉多相流动与燃烧一维数学模型及应用

为了发展和有效地进行旋流煤粉多相流动与燃烧数值模拟,作者在多连续介质模型的框架中建立了综合考虑气-固两相旋流流动,燃烧与传热的旋流煤粉燃烧一维数学模型。应用这一模型对涡旋燃烧炉环形通道内煤粉燃烧和气体燃烧的数值计算表明,该模型可快速有效地用于模拟旋流煤粉多相流动与燃烧过程,给出炉内温度、速度与浓度分布以及燃烧效率等主要参数。     

W型火焰煤粉锅炉炉内燃烧过程及污染物生成的数值模拟

对Ｗ型火焰锅炉炉内气－固两相三维流动，传热和气－固两相湍燃烧进行了全面的数值模拟，计算了在满负荷及５０％负荷２种情况下，Ｗ型火焰煤粉锅炉炉内气－固两相流动、温度场分布和各气相组份浓度场分布，并进一步分析了污染生物的规律，计算了ＮＯｘ在Ｗ型火焰煤粉锅炉中的分布飞速２。     

旋风炉内气相燃烧及两相流动的数值模拟

在有反应两相流动及煤粉燃烧的全双流体模型（ＰＴＦ模型,ｐｕｒｅ ｔｗｏ－ｆｌｕｉｄ ｍｏｄｅｌ）基础上,采用修正的ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,对旋风炉内的湍流气相燃烧（甲烷和一氧化碳的燃烧）及在气相燃烧条件下的两相流动进行了数值模拟研究,模拟结果表明,在有燃烧的情况下,在旋风炉的底部存在近壁回流区,该回流区有利于火焰稳定,气粒两相切向速度分布具有类似的Ｒａｎｋｉｎｅ涡结构,该研究为煤粉燃烧的数值模拟     

电弧等离子体点火器湍流燃烧流场传热与流动数值模拟

对燃气轮机燃烧室电弧等离子体点火器内湍流燃烧流场,进行了传热与流动数值模拟。采用了RNGk-ε湍流模型、扩散燃烧模型和离散传播辐射DTRM模型。计算域包括点火器内的等离子体发生器和点火器主体。将计算结果与未考虑辐射的温度场和流场进行了比较。结果表明辐射模型对其温度场有影响,对速度场影响不大;在点火器出口处的径向温度分布是均匀的。     

锅炉一次风通过节流孔板时的数值模拟

本文对锅炉燃烧系统水平一次风管道内装了可调节流孔板后的空气－煤粉多相流动情况进行了数值模拟,通过数值模拟发现：采用ｋ－Σ双方程模型描述气相湍流模型,应用ＳＩＭＰＬＥ算法计算气相速度场,然后采用ＦＳＲＴ模型,Ｌａｇｒａｎｇｅ法计算颗粒场特性,这是一种计算管内气固多相流动的行之有效的数值模拟的方法。     

煤粉复合旋流火焰燃烧特性研究（1）：实验研究

本文实验研究了煤粉复合旋流火焰燃烧特性，进行了包括３个典型煤种：褐煤、烟煤和无烟煤，在不同煤粉浓度下的燃烧试验，测量了火焰场的温度分布、气体组份分布、火焰周界辐射和煤颗粒燃烧参数，对火焰场特性、不同煤种影响和煤粉浓度作用做了较系统的试验研究，揭示了该燃烧方式的稳定着火、强化燃烧机理，获得了这种煤粉火焰的燃烧特性。     

Shell干煤粉气流床气化炉数值模拟研究

针对Shell气化炉在国内运行现状,利用数值模拟方法对国内某化工厂Shell气化炉进行三维建模,采用Realizable k-ε模型封闭湍流方程,应用随机轨道模型计算煤粉颗粒流流动,利用未反应核缩芯模型和涡扩散模型(Eddy-dissipation concept,EDC)分别模拟颗粒表面的化学反应和均相反应过程,采用P1辐射模型考虑了热辐射气体的辐射传热作用。研究结果表明:Shell气化炉采用中下部四喷嘴切向进料,炉内涡旋流动明显,流场十分复杂,颗粒在旋流夹带和离心力作用下在烧嘴以上和气化炉底部甩向壁面附着形成液态渣膜,干煤粉气化过程在较小的空间内完成,旋流同时延长了物料在炉内的停留时间,物料在Shell气化炉内的停留时间最长超过11s,此外,气化炉内合成气组成分布与温度分布存在一对应变化关系。     

采用不同湍流模型及差分格式对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态流场的数值模拟

采用商业软件FLUENT所提供的不同湍流模型;K－ε模型、RNG K－ε模型、带旋流修正的RNG K－ε模型、Realizable K－ε模型、雷诺应力模型,对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态气相流动进行了数值模拟。为减小数值伪扩散对强旋流动的影响,本文采用了减小网格尺寸和提高差分模式精度等措施。通过与实验结果的对比分析,客观评价了这些模型与方法对该流动模拟效果的影响,为理论分析强旋湍流流动和对四角切向燃烧煤粉锅炉内流体流动的工程设计提供了参考依据。     

10t/h垃圾焚烧锅炉炉内过程数值分析

对一台SZL10-1.25-MJ造纸垃圾焚烧锅炉的炉内过程进行数值模拟,采用Species Transport模型,用标准k-ε湍流模型模拟气相湍流运输,用P-1辐射模型计算辐射传热.分析了炉膛内温度场、速度场和气相各组分浓度场的分布规律,并对模拟结果进行分析与对比,模拟计算结果呈现出与实际炉内过程较好的一致性.     

相对射流燃烧过程的数值分析

本文应用湍流的ｋ－ε－ｇ扩散燃烧模型对相对射流的燃烧过程进行数值模拟，同时考虑炭黑以及辐射的影响，辐射模型为离散传播模型（ＤＴ模型），计算结果与实验结果进行了对比，两者吻合程度较好     

煤粉浓淡旋流燃烧器喷口气固两相流动的数值模拟

在实验基础上，运用PNG－ASM和FCFSRT模型对煤粉旋流浓淡燃烧器的气固两相流进行数值模拟，并与实验结果进行对比，得出了合理的颗粒速度场和浓度场；比较和计算了浓缩和未浓缩的颗粒场特性，说明了浓淡分离燃烧器的浓淡燃烧的机理；最后对浓淡分离燃烧器煤粉混合特性作了数值模拟，指出了煤粉浓淡混合的区域。     

入口旋流数对煤粉低尘燃烧器流场的影响

以液排渣旋风燃烧过程为基础的煤粉低尘燃烧器可在燃烧过程实现捕渣,为工业加热提供低含尘浓度的高温火焰,是工业加热过程实现以煤代油的先进燃烧技术。根据旋流燃烧流动特点,采用能考虑非均向湍流应力的雷诺应力模型,对旋流煤粉低尘燃烧器内气流流动过程场进行数值模拟计算,计算结果与流场实验测试相吻合。研究表明,气流进入燃烧器时的旋转强度（旋流数）对燃烧器内的流动特性有很大影响,在冷态模型条件下,当旋流数在7以上时,环室回流在轴向贯穿燃烧器整个流场,有利于增加煤粉颗粒在燃烧室内的循环次数,提高灰渣捕获率;低于7时,环室回流出现阻断,不再连续,易造成煤粉颗粒直接逸出,对燃烧及灰渣捕获不利。随旋流数增加,燃烧器出口处中心回流率增大,对炉膛高温烟气的抽吸作用增强。     

横火焰玻璃窑炉燃烧空间流动与传热的数值模拟

对横火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,建立了玻璃窑炉燃烧空间内的综合数学模型,给出了诸控制方程的统一的数值解法,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。     

锅炉一次风煤粉气流流过弯管时的数值模拟研究

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了分析。通过分析和对煤粉气流流过弯管时的流动情况进行数值计算发现：采用Ｋ－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用ＳＩＭ－ＰＬＥ算法计算气相速度场,然后采用ＦＳＲＴＳａｇｒａｎｇｅ法计算颗粒场特性,这是比较行之有铲的数值模拟管内气固多相流动的方法。     

轴向叶片式旋流煤粉燃烧器出口区域两相流场的数值模拟

采用ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型模拟了轴向叶片式旋流煤粉燃烧器出口区域的冷态两相流场,并将计算结果与ＰＤＰＡ的实验结果作了详细的比较。计算和实验结果都表明该燃烧器能产生较大的回流区,但回流区中大部分区域煤粉浓度较低。ｋ－ε－ｋｐ模型预报的两相速度场、湍流度和煤粉浓度场有的在定量上、也有的在定性上合理。因此ｋ－ε－ｋｐ模型可以满足工程上的需求     

浮力对湍流旋流火焰影响的数值模拟

采用浮力修正的k-ε湍流模型和涡团耗散（EDC）湍流燃烧模型,对旋流燃烧室内具有不同初始切向动量或旋流数的受浮力作用的甲烷湍流火焰进行了数值模拟,得到三组工况下的气体温度场、组分体积分数场、速度场和湍流脉动特性的分布,并与试验测量数据进行了比较.结果表明：浮力对初始切向动量或旋流数较高的湍流火焰有更强的影响.