强化悬浮式分解炉内煤粉燃烧过程模拟的研究

分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。将数值模拟方法应用于分解炉的复杂燃烧过程研究,以强化悬浮式分解炉为研究对象,结合气固二相流理论,对煤粉的燃烧模拟采用非预混燃烧模型,对挥发份的燃烧采用概率密度函数模型,焦碳的燃烧采用表面反应PDF模型,挥发份的析出模型选用两步竞争反应模型,燃烧的辐射传热采用P-1模型进行模拟。数值计算采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,求解方程采用TDMA逐面迭代和低松弛因子。对分解炉内煤粉的燃烧过程进行的数值模拟揭示分解炉内煤粉的燃烧机理,为煤粉内优化燃烧提供理论依据和有利的信息。     

强化悬浮式RSP型分解炉石油焦燃烧特性实验及数值模拟研究

水泥生产中分解炉内主要化学物理过程是煤粉的燃烧.与煤粉相比,石油焦是一种经济的替代燃料.本文首先通过实验测试出石油焦燃烧的物理化学特性,根据这些特性建立了石油焦在强化悬浮式RSP型分解炉中燃烧的数值模拟模型.该模型结合气固二相流理论,采用快速反应的PDF模型,对分解炉内石油焦的燃烧过程进行了数值模拟,揭示了分解炉内石油焦的燃烧机理.研究结果表明RSP型分解炉的炉型适宜于石油焦的燃烧,并且数值模拟的结果能为石油焦在分解炉内优化燃烧提供了理论依据和有利的信息.     

自熔式燃硫炉燃烧过程的数值模拟

以数值模拟自熔式燃硫炉燃烧室内湍流燃烧过程.考察不同过量空气系数α对出口组分摩尔浓度的影响,求出最佳过量空气系数α为1.6;通过对α为1.6时燃烧过程的速度场、温度场及组分浓度场分析,结果表明:自熔式燃硫炉中各组分混合效果不均匀,燃烧效果不理想,出口中含有较多对生产有害的S2、SO3气体.模拟结果为自熔式燃硫炉的改进提供参考.     

基于CFX的燃油燃气锅炉炉膛内燃烧传热的数值模拟

在锅炉设计过程中由于试验和测量的条件受到种种限制,本文提出采用数值传热学理论来模拟炉膛内火焰温度场、速度场变化,分析可能出现的问题,加快设计速度。本项研究中,采用ICEMCFD造型和划分网格,最后在CFX中进行模拟计算。     

旁路放风系统的数值模拟磁

论文就高硫煤由于燃烧生成二氧化硫（SO2）对环境污染严重,同时因其可能产生大量硫会导致窑系统内结皮、结圈以致堵塞,影响水泥的正常生产,采用C FD技术对旁路放风骤冷混合器和分解炉进行了数值模拟。通过分析对比加入旁路放风前后,分解炉部分区域的壁面温度更高了,而且在分解炉燃料分解和燃烧区域,速度场变得更加紊乱了,而在圆筒中心线上部速度场反而均匀些。另外对分解炉‐旁路放风系统内SO2进行了分析,根据SO2组分分布可以看出,该系统对减少或者防止SO2的富集具有明显效果。     

改进的Bilger型湍流燃烧反应速率模型及其数值模拟的验证

基于旋涡耗散原理,结合平均生成速率正比于化学计量比下的混合分数的概率密度的理论分析,发展Bilger型燃烧反应速率模型,使之能够模拟富氧和贫氧燃烧工况。模型中利用快速反应假设,辐射由多射线模型模拟,结果与Steckler的燃烧实验数据比较,并与文献中多个模型比较。温度、速度分布以及总体量的比较表明,当前模型比传统的EDM、Brizulea-Bilger模型在模拟贫氧燃烧方面好。对不同模型的应用提出了建议。     

基于T-S模糊神经网络分解炉燃烧控制系统设计

针对分解炉分解是非线性、大滞后、多扰动及多变量过程,难以实现其对温度自动控制的问题,提出了一种基于T-S神经网络的控制方法。针对这一问题,文章首先对水泥预分解工艺进行分析以及对燃烧理论进行研究,然后再利用T-S模糊控制理论确定规则数目和输入变量的隶属度函数,采用神经网络的自学习和自适应能力实现模糊推理。仿真结果表明：该控制器对分解炉燃烧控制起到很好的控制效果,并且比传统PID控制器具有更好的效果。在实际生产应用当中,具有很好地稳定性和鲁棒性,并且节省了煤的消耗和降低了环境污染。     

湍流燃烧反应数值模拟的研究与实现

基于开源计算流体力学平台OpenFOAM和化学动力反应模型库Cantera设计出定常可压缩的湍流燃烧反应解算器,使用该解算器对Sydney钝体驻定火焰HM1进行数值模拟,模拟采用煤气和空气的详细反应机理,并根据计算结果得到燃烧流动组分浓度分布图和温度曲线变化图.通过计算结果与实验数据对比分析表明,模拟效果较好的符合燃烧组分变化的研究要求,这说明设计的解算器对定长可压缩燃烧流动问题有很好的计算仿真效果,体现了其可行性.湍流燃烧流动解算器的设计对于燃烧室性能预估有一定的参考价值.     

基于机群的湍流燃烧数值模拟平台的构建与应用

首先对机群系统的特点和软硬件配置环境进行阐述,然后基于MPI和开源工具OpenFOAM实现一个计算流体力学机群系统的搭建,并对这个机群系统的性能和并行效率进行测试和分析。通过利用此机群系统对湍流燃烧流动反应进行数值模拟及并行计算得到模拟效果的三维流场。实验结果表明,该机群系统针对湍流燃烧数值模拟可以明显提高计算效率并得到较好的仿真效果。     

数值模拟分析叶轮式颗粒流量计的工作机理

用颗粒离散法数值模拟循环流化床中测定物料流率的叶轮式流量计工作过程。数值模拟结果表明叶轮的工作过程分为加速旋转阶段和等速转动阶段，加速段的终端速度取决于流动颗粒的流率；在等速阶段，叶轮转速基本恒定。颗粒质量流率与叶轮转速基本呈线性关系，这与实验所得到的结果相吻合。     

Numerical Simulation of Low Mach Number Reactive Flows

A new formulation for the numerical solution of low Mach number compressible flow problems is presented and analyzed. In this formulation the thermal part (energy and species equations) is solved implicitly and decoupled from the momentum equation, whereas the hydrodynamic part (momentum-continuity) is advanced in time using a high order splitting approach which results in overall high order accuracy in time and minimal errors in mass conservation. These errors are analyzed using both analytical tools and benchmark numerical examples. Results from two-dimensional simulations with one-step global reaction in opposed jet flame and porous particle configurations are also presented.     

Extension of a combined analytical/numerical initial value problem solver for turbulent mixing with combustion

Here, we describe the development of a reacting flow multi-species/combustion methodology, implemented as an extension to the differential reduced ejector analysis (DREA) computer program [Mathematical and computer modeling, vol. 31, 2000, p. 21; Appl. Math. Model. 25 (2001) 427; Comput. Math. Appl. 43(10–11); NASA Contractor Report, 1998]. Use of the single fluid IVP solver framework that was developed for the original DREA model has been directly coupled into the combustion formulation. With these modifications, the analysis has an elementary single step reaction Fuel+Oxidizer→Product combustion capability. Though approximate in nature, the simplicity and efficiency of the DREA formulation make it suitable for its original niche, namely design and preliminary design environments where more complex and expensive models may be inappropriate.     

层流扩散燃烧在GPU上的并行计算和数值分析

在实际工程应用中,使用传统的CPU串行计算来开展燃烧数值模拟往往难以满足对模拟速度的要求。利用GPU比CPU更强的计算能力,通过在交错网格上将燃烧物理方程离散化,使用预处理稳定双共轭梯度法(PBiCGSTAB)求解离散化方程,并且探索面向GPU编程的矩阵向量乘并行算法和逆矩阵向量乘并行算法,从而给出一种在GPU上数值求解层流扩散燃烧的可行方法。实验结果表明,GPU并行程序获得了相对串行CPU程序约10倍以上的加速效果,且计算结果与实际情况相符,因而所提方法是可行且高效的。     

料仓中仓型改流体作用的数值模拟

为了从理论上探求料仓内颗粒物料流动过程,改善料仓内颗粒物料的流动环境,用颗粒离散法对带仓型改流体的二维料仓内颗粒流动过程进行了数值模拟。模拟结果表明：仓型改流体可以改善颗粒在仓内的流动形式,有助于消除结拱、使漏斗流变为整体流。改流体对仓壁的法向应力分布有明显影响,使料仓的较高位置的载荷略有加大,减少了改流体下方的压应力,同时,改流体使得仓壁应力峰值降低。     

颗粒物性对水平气力输送管中颗粒浓度分布影响的数值模拟

在考虑气-固流体的双向耦合、颗粒与颗粒的碰撞、颗粒与壁面的碰撞以及滑移摩擦的基础上,对气体相湍动能采用修正的k-ε二方程模型,颗粒相湍动动能采用颗粒动力学方法,发展建立了水平气力输送的数学模型和相应的计算方法,数值研究了颗粒粒径和密度对悬浮颗粒的浓度分布的影响。结果发现在水平气力输送中,在颗粒湍动、颗粒自身重力、颗粒与颗粒的碰撞以及颗粒与壁面的碰撞的共同作用下,颗粒浓度分布不均匀,其垂向分布存在着两种不同的形态。颗粒粒径越小、密度越低,越容易出现Ⅰ型分布：即颗粒浓度呈现出从管底部到管上部会先由小变大,到某位置时达最大值,尔后又向小变化的趋势。     

Numerical study on onset of oscillatory thermocapillary flow in rectangular liquid pool

Thermocapillary flow in a rectangular liquid pool of large Prandtl fluid(Pr=105.6) is numerically studied in microgravity.Oscillatory thermocapillary flow arises when the imposed temperature difference between the sidewalls exceeds a critical value.The fluctuations of the oscillatory flow,accompanied by the propagation of the hydrothermal wave from the cold sidewall to the hot one,are much smaller than the time-averaged velocity and temperature fields.The corresponding disturbance cells arise in the centre ...