雙燃料噴嘴方案設計與燃燒流場數(shù)值模擬.pdf

1、針對目前地面發(fā)電燃氣輪機燃用氣、液等多種燃料的需要,需對燃氣輪機供油系統(tǒng)進行結構改造,其中最主要的是燃料噴嘴的變更。噴嘴性能的好壞將直接影響整個燃燒室的性能好壞,如燃燒效率、污染物排放、燃燒穩(wěn)定性、溫度分布等等。本文針對某型應用于化學回熱循環(huán)的燃氣輪機燃燒室,設計一種新型雙燃料噴嘴結構,以滿足其單獨燒油或裂解氣、或兩種燃料混燒的需要,為工程上地面發(fā)電燃機的燃料系統(tǒng)改造提供參考。
　　借鑒以往雙燃料噴嘴的設計經驗,針對化學回熱循環(huán)中

2、所用燃燒室,在保證火焰筒幾何結構不變、出口總焓不變的前提下,提出一種新的雙燃料噴嘴設計方案,其中考慮到啟動時只能采用液態(tài)油這一實際情況,決定油路采用壓力旋流這一機械霧化形式,以滿足低工況時的霧化要求。
　　采用VOF方法對離心式噴嘴內部流動過程進行模擬。捕捉到噴嘴內氣、液兩相界面形狀的變化過程,對中心空氣渦的形成有更為直觀地了解。同時,通過改變旋流室長徑比、出口段長徑比、旋流室半錐角,以及旋流室與出口段直徑比等幾種結構參數(shù)的大小,

3、得到噴嘴出口處液膜厚度和噴霧錐角的變化規(guī)律,為雙燃料噴嘴中油路的設計提供借鑒。
　　利用Fluent軟件,對使用新設計噴嘴下的燃燒流場進行數(shù)值模擬:采用可實現(xiàn)k-e湍流模型,快速反應簡化PDF燃燒模型;采用標準壁面函數(shù)方法對壁面進行處理;采用SIMPLE算法求解離散方程,同時采用污染物生成模型對NOx排放進行模擬。結合化學回熱循環(huán)試驗臺的實際情況,模擬單獨燒裂解氣、單獨燒油、油與裂解氣混燒以及燒油時回注水蒸氣等四種情況下的燃燒流場