船用增压锅炉燃烧系统的数值模拟研究.pdfVIP

中困‘f：程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编吁：064024 ，船用增压锅炉燃烧系统的数值模拟 彭泽均姜任秋李彦军 ． (哈尔滨丁程人学动力与能源T程学院 哈尔滨 150001) Tel：0451—mai l：pengzejun@tom．com 摘要：奉义针对某型船用增压锅炉的伞负荷下的工作情况，利用数值计算方法和数值汁算软件(Fluet)， 对此型锅炉炉膛的燃烧过程进行数值模拟。得出冷态下速度场和热态下的速度和温度场，并分析得出 了炉膛内主要换热表面的换热特性。对船用增鹾锅炉炉膛的结构设计和燃烧器的优化布置有一定的参 考虑义。 关键词：增脉锅炉：数值模拟：燃烧 1引言 一 在船用蒸汽动力装置中，船用增压主锅炉是其中的重要组成部分之一。在主锅炉的 炉膛内，燃料和助燃空气在其中燃烧，将燃料的化学能释放出来形成高温烟气(火焰)， 再通过换热壁面(／g冷壁和对流管束等)将能量传递给蒸汽。燃料燃烧的良好与否直接 影响汽力装置的可靠性、机动性和经济性。 对船刚增压锅炉燃料燃烧的要求是在较小的炉膛空间、尽量小的空气过余系数一F迅 速和稳定的完全燃烧，并要求燃料在炉膛空间内燃烬。 达到这些要求不仅是燃烧设备(包括喷油器和配风器) 来保证，同时与炉膛的结构特性及空气动力特性有关。 因此在研究燃料燃烧过程时应当把燃烧设备及炉膛作为 一个整体系统来加以考虑…。 采用实验方法研究燃烧过程的成本高，当进行定性 研究时，采用数值仿真的方法可以大大节省成本，并能。 给出定性的结果。． 2几何模型 见图1，整个炉膛空间由二个油燃烧器，水冷壁， 对流管束，对称面组成的包同空间形成。从计算机的性 能考虑，将对冲布置的炉膛空间分成对称的两部分，计 图1炉膛几何模型 算域只取其中一j#。 3数学模型 在直角坐标系下，对各守恒方程进{?Reynolds时均，采用七一占湍流模型，则连续性 方程、动鼙方程、七一占方程、能越方程及组分方程可以表示成如下通用形式幢’3‘： 式中：矽、L、S矿各项的含义见表1．其中：／．t够=∥+∥7·；∥r为湍流粘性系数， 3lO 分的质量分数；劬为i组分的反应率；各通Hj常数值见表2． 采刖七一占一g湍流扩散火焰模型、DO(Discrete (DPM)模型对船朋增压锅炉炉膛内的燃烧过程进行数值模拟。其中离散相模型的雾化 模型采州压力旋流雾化模型。 表1基本方程表 矽 L S≯ 1 0 O “ H唾 一罢+昙c∥∥塞，+号c∥够》+尝c∥够芸， 1， ¨唾 一考+丢c砌考，+导c∥够考，+丢c∥∥雾， W p唾 一瓦Op·瓦0(∥够警)+茜(吻害)+昙(∥够警) 七 H澹|ok 。 Gk—p￡ 占 u啦／(：rej clGks／k-c2伊2／k 厅 强镯|G、 一q， ● ‘％ p壤／Om —q 表2备通用常数值 通用常数 C∥