某船用锅炉过热器蒸汽流动和传热数值模拟

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文某船用锅炉过热器蒸汽流动与传热数值模拟姓名：李翠凤申请学位级别：硕士专业：工程热物理指导教师：姜任秋20070301哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要过热器是锅炉装置的重要部件之一，由于其工作环境非常恶劣，超温爆管等事故时常发生。对过热器的研究始终是重点问题。本文对过热器的工作状况及超温爆管机理进行了简要的分析。以某船用锅炉过热器为研究对象，建立合理的数学模型，应用FLUENT软件对其进行了数值模拟。由于过热器的实体结构庞大，进行整体数值模拟比较困难。在原有模型的基础上，应用合理的比例对其缩小，使模拟结果能够反映出实际过热器的工作特点。本文采用Realiza

2、blek一占模型，速度与压力耦合采用SIMPLEC算法，近壁面处采用标准壁面函数法，用隐式格式离散化控制方程研究了过热蒸汽在集箱内的流动与传热过程中各种参数的分布规律。对过热器进行了三种不同情况的数值模拟，即沿蒸汽流动方向热负荷均匀分布、热负荷均匀递减和热负荷均匀递增。模拟出各种情况下的压力分布云图、温度分布云图、焓值分布云图、管内质量流量以及所截取截面管内蒸汽的各种参数等，并对模拟结果加以分析。通过对各种情况下的数值模拟表明：静压分布的规律由集箱的结构特性决定。模拟结果表明过热器可看成两个Z型结构串联而成。沿蒸汽的流动方向，第二个Z型结构的性能不如第一个Z型结构。但是两个串联后

3、使流量不均匀性有所降低。而且该过热器的结构布置紧凑，弥补了单一z型结构的不足。通过数值模拟为优化过热器的安全经济运行提供参考方案，同时节省了大量的人力物力，数值模拟在锅炉安全运行中必将会得到广泛的应用。关键词：过热器；FLUENT；数值模拟哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractSuperheaterisoneimportantpartofboilersetting，Asaresultofitsbadworkingcondition，accidentsofoverheatingandburstingoftubesoftenOccur．Itisartemphasistostudy

4、superheateratalltimes．Briefanalysesaremadeabouttheworkingconditionandmechanismofoverheatingandburstingofthesuperheaterinthisthesis．Wecarryonaninvestigationintothesuperheaterofcertainmarineboiler,buildallappropriategeometrymodelandsimulateitbyadoptingsoftwareFLUENT．nisdifficulttosimulatetheall

5、andtheone．becauseofthelargewholestructureofthesuperheater．Toreducethesizeofthesuperheaterbyusingreasonablescaleonthebaseoforiginalmodelandthesimulantresultscanreflecttheworkingcharacteristicoftheoriginalsuperbeatennenileofthevariousparameters’distributingarestudiedwhenthesteam—gasisflowingint

6、heinnerofheaderandtransferringheatbyusingRealizablek--Emodel．SIMPLECarithmeticofthecouplingofpressureandvelocity，standardwallfunctionReal"thewallandconcealedformatdispersinggoverningfunctionsinthisthesis．Threedifferentinstancesaredoneinthisnumericalsimulationofthesuperheaterthatisuniformdistr

7、ibution，uniformdescendinganduniformincreasingofthermalloadalongthedirectionofsteamflow．Throughnumericalsimulation，thedistributionnephogramofpressure，temperatureandenthalpyhasbeengained，andalsothemassfluxinthetubesandvariousparametersofthestea