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1、46东北电力技术2011年第1期基于ICEMCFD对电站锅炉炉膛网格划分时的基本原则浅析PrinciplesonMeshingDivisionofUtilityBoilerFurnaceBasedonICEMCFD韩志华,陈大为,潘晶(东北电力科学研究院有限公司,辽宁沈阳110006)摘要:划分网格是建立模型的一个重要环节,要考虑的问题较多,需要的工作量较大,所划分的网格形式将直接影响计算精度和计算规模。文中基于ICEMCFD软件对电站锅炉数值模拟时网格划分的基本原则(包括网格数量、疏密、质量、分界点、形状等)逐一进行分析,以浑江电厂6号炉炉膛燃烧状况的
2、数值模拟为例,指出了采用ICEM软件在网格划分时应注意的问题。关键词:网格划分;原则;建模[中图分类号]TK222;TK2241[文献标志码]B[文章编号]1004-7913(2011)01-0046-04作为CFX的前处理器,ICEMCFD优质的网格等模块直接连接,大大缩短了几何模型变化后的网[2]技术确保CFX的模拟结果精确而可靠。和大多数格生成时间。其接口适用于Solidworks、CATIA、CFD软件不同,CFX采用了基于有限元的有限体Pro/ENGINEER、Ideas、Unigraphics等CAD系统。[1]积法。基于有限元的有限体积法保证了在有限2分析对象体积
3、法的守恒特性基础上,吸收了有限元法的数值精确性。在ICEM得到广泛应用的同时,许多技术本文以浑江电厂6号炉为研究对象,阐述了网人员对ICEM的了解和认识还不够系统全面,在工格划分技巧及其对数值计算结果的影响.浑江电厂作和研究中存在许多隐患和障碍,尤为突出的是网6号炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-格划分技术。本文结合工程实例,就如何合理地进670/137-YM14型锅炉,采用钢球磨中间储仓式行网格划分作一浅析。制粉系统,热风送粉方式。该炉设计燃料特性:Vr=2214%,Cy=4309%,QDy=16486kJ/kg,燃1CFX-ICEMCFD软件简介用浑江烟煤。6号炉原设计为
4、早期双通道燃烧器,CFX的前处理模块是ICEMCFD,所提供的网近年来出现燃烧惰性大、局部管壁超温等问题,经格生成工具包括表面网格、六面体网格、四面体网改造后其结构尺寸如图1所示,燃烧器布置见格、棱柱体网格(边界层网格)、四面体与六面体图2。混合网格、自动六面体网格、全局自动笛卡尔网格3网格划分有效性和合理性生成器等。在生成网格时,可实现边界层网格自动加密、流场变化剧烈区域网格局部加密、分流模基于有限元的有限体积法的基本思想是将计算拟等。区域划分为网格,并使每个网格点周围有一个互不ICEMCFD除了提供自己的实体建模工具外,重复的控制体积;将待解微分方程(控制方程)其网格生成工具也可集成
5、在CAD环境中。用户可对每一个控制体积积分,从而得出一组离散方程,在自己的CAD系统中进行ICEMCFD的网格划分在保证守恒特性的基础上利用单元节点变量对单元设置,如在CAD中选择面、线并分配网格大小属内部变量进行插值来实现对总体结构的分析,提高性等。这些数据可储存在CAD的原始数据库中,了解的数值精确性。对六面体网格单元采用24点用户在对几何模型修改时也不会丢失相关的ICEM插值,而单纯的有限体积法仅采用6点插值。在进CFD设定信息。另外,CAD软件中的参数化几何行网格划分时,应注意网格划分的有效性和合造型工具可与ICEMCFD中的网格生成及网格优化理性。2011年第1期
6、东北电力技术47图1锅炉结构示意图31网格数量网格数量的多少将影响计算精度和计算规模。一般来讲,网格数量增加,计算精度会有所提高,但同时计算规模也会增加,所以在确定网格数量时[3]图2燃烧器布置示意图应权衡2个因素综合考虑。网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高,而计算时间不会有出口、前后墙远离燃烧器区域(见图4),为减小大的增加。当网格数量增加到一定程度后,继续增模型规模,应划分相对稀疏的网格。这样整个结构加网格时精度提高很小,而计算时间却大幅度增便表现出疏密不同的网格划分形式。网格的疏密控加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可制可采用ICEM软件中网格
7、调整功能,本例采用非以比较2种网格划分的计算结果,如果2次计算结结构化网格,调整原则是保证网格由燃烧器区域向果相差较大,可以继续增加网格,相反则停止计炉墙区域是由密到疏,同理燃烧器区域到炉膛中部算。若电脑配置较高可相应增加网格数量对炉膛进的网格也由密到疏。ICEM的网格调整功能非常强行更为精确的数值模拟,为避免计算规模过大网格大,通过设置节点的分布包括BiGeometric和Geo数应小于80万,本例的网格数为7693
