煤粉射流燃烧及火焰传播的大涡仿真.pdf

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1、第29卷第11期计算机仿真2012年11月文章编号：1006—9348(2012)11—0331—05煤粉射流燃烧及火焰传播的大涡仿真桂莹，王卫，苟小龙(重庆大学动力工程学院，重庆400044)摘要：研究煤粉射流燃烧优化控制问题，针对射流速度及挥发份含量对煤粉射流燃烧特性的影响，以小型炉膛模型为研究对象，采用大涡仿真方法(LES)和雷诺平均方法(RANS)对煤粉射流燃烧进行数值仿真，结果能够更精细地反映浓度及温度分布，且能更准确地预测火焰中心位置和炉内回流情况。然后，采用不同射流速度和挥发份含量下炉内流场分布模型特点进行仿真。仿真结果表明，射流速度过大会使火焰中心靠后，火焰直射对墙，造成较大的

2、碰撞损失，分析发现5m／s为最优射流速度。通过不同挥发份含量煤粉对比，发现高挥发份煤的着火距离明显短于低挥发分煤，且在炉膛上部存在强烈的回流，将炉膛中心的高温气流卷吸刭喷口附近，从而加快煤粉气流的升温及着火速度。仿真结果可为煤粉射流燃烧的稳定性和系统优化设计提供理论依据。关键词：开源程序包；煤粉燃烧；大涡模拟；射流燃烧中图分类号：TM743文献标识码：ALargeEddySimulationofPulverizedCoalJetCombustionandFlamePropagationGUIYing，WANGWei，GOUXiao～long(CollegeofPowerEngineering，

3、ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)ABSTRACT：Toexploretheinfluenceofjetvelocityandvolatilecontentonthecharacteristicsofpulverizedcoaljelcombustion，thepapertookatest—furnaceasthestudysubject．Firstly，basedontheopen-sourcecomputationalflu—iddynamic(CFD)code—OpenFOAM，largeeddysimulation(LES)andRey

4、nolds—averagedNavier—Stokes(RANS)wereusedrespectivelytosimulatethecombustionprocess．ThecomparingresultssuggestthattheabilityofLEStocapturethehighandlowvaluesoftemperatureandspeciesconcentrationsisbetter，anditcancapturetheflamecentreandpredicttherecirculationflowsmoreaccuratelythanRANS．Then，coalcombu

5、stionswithdifferentjetvelocitiesandvolatilecontentsweresimulatedwithLES．TheresultsindicatethatwhenthejetvelocityiStoohigh，theflamecenteristooclosetotheoppositewall，andcoaljetsdirectlytotheoppositewall，whichcauseslargecolli—sionloss．Throughtestsofdifferentjetvelocities，anoptimalvelocity5m／swasfound．T

6、hesimulationresultsofdif-ferentvolatilecontentindicatethattheigniteddistanceisshorlerforhi幽volatilecoai，andthestrongbackflowswhichsweephightemperaturegastowardsthenozzlecanacceleratetheignitedspeed．Theanalysisresultscanpro—videagoodtheoreticalfoundationfortheoptimaldesignofcoalcombustion．KEYWORDS：Op

7、en-sourcecode；Pulverizedcoalcombustion；Largeeddysimulation；Jetcombustion1引言煤粉射流气固丽相燃烧过程，常见于火力发电厂直流燃烧器中。煤粉以一定的射流速度由直流燃烧器喷出，直流射人炉膛，在紊流状态下，气体分子微团一面前进，一面横向运动，卷吸周围的气体，在距离燃烧器出口一定距离，出现回基金项目：国家自然科学基金资助项目(5097