液體燃料燃燒流場(chǎng)的數(shù)值預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、燃燒室的工作情況直接決定渦輪進(jìn)口參數(shù)和整臺(tái)機(jī)組的性能參數(shù)，故燃燒室的合理設(shè)計(jì)尤為重要。然而傳統(tǒng)的燃燒室設(shè)計(jì)主要是靠經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式的方法，不僅研究周期長(zhǎng)，而且成本較高，故本文研究討論了一種新型的燃燒液體燃料的燃燒室快速設(shè)計(jì)方法，為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。
　　 本文首先利用Chemkin軟件進(jìn)行燃燒室一維特征長(zhǎng)度計(jì)算，再利用Fluent軟件進(jìn)行燃燒室三維周期性拓展設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行三維全尺寸校核。并且利用Ch

2、emkin軟件對(duì)最終設(shè)計(jì)的燃燒室出口NOx排放情況進(jìn)行分析。在利用Fluent進(jìn)行燃燒室三維數(shù)值計(jì)算時(shí)，采用Realizablek-ε雙方程湍流模型，快速反應(yīng)簡(jiǎn)化PDF燃燒模型，采用顆粒群軌道模型來(lái)描述液相油滴的運(yùn)動(dòng)軌跡和變化歷程。對(duì)控制方程采用迎風(fēng)的差分格式進(jìn)行離散，壁面處理采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法；采用SIMPLE算法求解離散方程。
　　 本文利用Chemkin軟件進(jìn)行一維設(shè)計(jì)時(shí)，先構(gòu)建了液體燃料燃燒室的初步化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)并以此確

3、定最佳空氣配比，然后再借助微元法最終得到火焰筒的有效反應(yīng)長(zhǎng)度。在進(jìn)行燃燒室的三維周期性拓展設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)Chemkin得到的一維特征長(zhǎng)度參數(shù)，并對(duì)全尺寸的回流式環(huán)管型燃燒室進(jìn)行周期對(duì)稱簡(jiǎn)化，在只取一個(gè)火焰筒進(jìn)行模擬的前提下，再對(duì)其取十分之一進(jìn)行模擬，最終得到燃燒室全尺寸設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)。最后在進(jìn)行三維全尺寸校核時(shí)，根據(jù)之前計(jì)算得到的燃燒室特征參數(shù)，建立了全尺寸的燃燒室模型。然后運(yùn)用Fluent軟件，基于火焰筒壁面絕熱的計(jì)算工況，對(duì)燃燒室的

4、性能進(jìn)行分析。最后再利用Chemkin針對(duì)最終設(shè)計(jì)的燃燒室的流場(chǎng)構(gòu)建詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，算出其準(zhǔn)確的出口NOx排放。另外，文中還針對(duì)各種湍流燃燒模型進(jìn)行了分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同的湍流燃燒模型各自模擬的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 本文整個(gè)研究過(guò)程表明，雙級(jí)旋流器采用反向旋流，兩級(jí)旋流角均為45度的情況燃燒效果更好；當(dāng)兩級(jí)旋流器面積比為1.49:1時(shí)，回流區(qū)邊界要較小較短一些，然而對(duì)本燃燒室燃燒更有利；在湍流燃燒模型的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，ED與EDC模型