资源描述：
《文丘利油燃烧器内外部等温流场的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第19卷第6期动力工程Vol.19No.61999年12月POWERENGINEERINGDec.1999·423··锅炉技术·文章编号:1000-6761(1999)06-0423-05文丘利油燃烧器内外部等温流场的数值模拟1211姚寿广,李宗义,朱德书,仲华(1.华东船舶工业学院,镇江212003;2.哈尔滨703研究所,哈尔滨150036)摘要:针对文丘利油燃烧器流场数值模拟存在的特殊性,提出了一种分析模型和处理方法。通过数值模拟结果与试验数据的对比分析,表明该文建立的模型及处理方法是可行的,并据此进一步对某舰船锅炉文丘利油燃烧器的内外部等温流场进行了预测分析。图10表2参10主题词:
2、文丘利油燃烧器;流场;数值模拟中图分类号:TK223.23文献标识码:A进行了数值预报。0前言1计算模型的建立文丘利油燃烧器属于平流式燃烧器,具有低氧燃烧高效、易控制等特点,适合于燃烧油及天然1.1物理模型气,因而获得了广泛的应用。众多的应用为燃烧器文丘利油燃烧器的结构及模拟区域示于图的设计和改进提出了许多的要求。长期以来,人们1。其中稳燃器是十分重要的部件,在燃烧器出口认识和改进设备的主要途径是通过实验研究,其流场数值模拟中,稳燃器出口带有一定旋流的一主要手段是模拟试验和全尺寸试验,这不仅要花次风的准确模拟是整个出口流场数值模拟成败的费大量的人力、物力和财力,而且研制周期长。计关键。很多文
3、献只是提到关于某一特定旋流器在算机的出现及迅猛发展,促进了流动及燃烧理论某一工况下的运行情况,但有关文丘利调风器出与数值分析的结合,并迅速显示出它的巨大威力。口冷态流场的试验和数值模拟资料尚无文献可资目前,以计算流体力学和燃烧理论为依据,结合试借鉴,为此依据已有的文丘利调风器出口冷态流验研究,在计算机上进行数据模拟试验,给出预报场的试验研究数据,通过不同离散计算模型及处性结果,用于指导燃烧器的设计已成为一种必然理方法的对比分析。最后,我们确定了将文丘利油趋势。燃烧器内部及外部流场的数值模拟分为3部分分从查阅的文献资料看,关于燃烧器及炉内流别进行,首先对调风器稳燃器一次风通道和调风场的试验研究
4、和计算机模拟已有大量的文献报器二次风通道流场进行模拟,然后将2部分出口[1～6]道,但主要集中在煤粉燃烧器方面,而对燃烧锅炉中的文丘利油燃烧器,除有少量的试验研究工作外,有关文丘利燃烧器内外部流场及燃烧的数值模拟研究尚未见报道。为此,本文针对文丘利油燃烧器,依据试验数据提出了一种有效的流场分析模型和处理方法,并据此对舰船燃烧油锅炉中新设计的一种文丘利油燃烧器内外部等温流场收稿日期:1998-06-09基金项目:国防科工委国防预研重点项目作者简介:姚寿广(1962.10～),男,华东船舶工业学院机械系主任,教授。已发表学术论文60余篇,获省、部级科技进步奖多项,出版专著1本。图1稳燃器结构及模
5、拟区域示意图·424·动力工程第19卷模拟结果作为调风器外部流场模拟的边界条件,Re=Uwal·∃/vl21/2再对出口流场进行整场数值模拟。在壁面的湍流动能k=S·Uwal/(C∀CD)(5)1.2数学模型Uwal——平行壁面方向上速度的平均值3/21.2.1湍流流动模型在壁面的湍流动能耗散率=k[CD/(0.435·气体湍流流动选用目前应用较为成熟的k-∃)](6)双方程模型,其基本方程可写成如下通用形式:其中CD=0.1643∃为网格宽度的一半。!(3)出口的边界条件()+(uj)=+S(1)txjxjxj在流动区域的出口边界给定边界节点的压式中——通用的场因变
6、量,代表速度u,v,w,力:湍流动能k,湍流动能耗散率等P出口边界=0.0!——的扩散系数和=0(7)S——的源项z对不同的方程,上述各变量的具体表达式列其中为u,v,w,K,于表1。2计算模型处理及验证表1本文湍流流动模型通用方程(1)中各项的[7]具体表达式及有关系数根据参考文献[10]给出的某型文丘利调风器方程!S及稳燃器结构尺寸参数及冷态试验结果,现给出连续方程100上述建立的计算模型的处理方法及验证结果。2.1稳燃器气流通道的一次风模拟动量方程PUjUi∀e-+∀ei=1、2、3XiXiXi该稳燃器有20个叶片,将其环形通道分隔成湍流动能方程K∀e/#kGK-
7、对称的20个独立通道,本文选其一作为模拟区湍流动能耗散率方程∀域,计算通道的几何形状如图2所示,离散模型取e/#e(C1GK-C2)K周向(X),径向(Y)和轴向(Z)均匀划分10个网UiUiUjGK=∀t+XjXjXi格节点,按具体尺寸生成贴体网格,进口边界条件假设为均匀入流,对数学模型考虑非正交的影响,∀e=∀+∀t,∀t=C∀CDK2/,C∀CD=0.9,C1=1.44,C2=
