產(chǎn)品詳情
生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口氣固兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬
摘 要：在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用RN C-ASM和FCFSRT模型對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)的氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出了合理的顆粒速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)；比較和計(jì)算了濃縮和未濃縮的顆粒場(chǎng)特性，說(shuō)明了濃淡分離生物質(zhì)燃燒機(jī)的濃淡燃燒的機(jī)理：最后對(duì)濃淡分離生物質(zhì)燃燒機(jī)生物質(zhì)混合特性作了數(shù)值模擬，指出了生物質(zhì)濃淡混合的區(qū)域圖10參6
0引言
生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)由于其生物質(zhì)濃度可調(diào)、低負(fù)荷穩(wěn)燃低NQ排放等性能而得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口兩相流動(dòng)特性的研究，一般都基于實(shí)驗(yàn)因?yàn)閷?duì)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的兩相流動(dòng)數(shù)值模擬研究，沒(méi)有較好的模型，k-Xkp模型‘11的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別較大。特別在回流區(qū)附近因此，旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的顆粒場(chǎng)特性的研究不夠充分。
由于確定流場(chǎng)頻譜的困難，氣固兩相流顆粒湍流脈動(dòng)頻譜隨機(jī)軌道模型（FSRT模型）‘21在工程上的應(yīng)用受到限制作者曾提出確定流場(chǎng)特征頻率和頻譜的方法，繼而提出了脈動(dòng)特征頻率—頻譜隨機(jī)軌道模型（FCFSRT模型戶1，并使用該模型數(shù)值模擬了小尺度范圍內(nèi)的顆粒湍流擴(kuò)散問(wèn)題，但未在工程兩相流動(dòng)中使用。
本文在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，使用FCFSRT模型對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)的氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬。主要對(duì)顆粒場(chǎng)的模擬方法和結(jié)果進(jìn)行分市斤o
1 FCSFSRT
對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口流場(chǎng)流動(dòng)采用作者提出的RN G-A SM模型。使用交錯(cuò)網(wǎng)格的SIM PLE方法，按軸對(duì)稱流場(chǎng)計(jì)算，網(wǎng)格在一、二次風(fēng)出口處布置較密，其它地方較疏（圖1），且隨數(shù)的變化而變化，網(wǎng)格數(shù)為12~ 5Q參考每一工況跌代500次左右時(shí)，計(jì)算精度達(dá)到10 5教量級(jí)，氣流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。
在計(jì)算時(shí)，顆粒運(yùn)動(dòng)方程(1)采用參考文獻(xiàn)中的空間變量法計(jì)算，使用參考文獻(xiàn)[1]中的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行顆粒場(chǎng)量統(tǒng)計(jì)，兩相流耦合計(jì)算時(shí)，對(duì)源項(xiàng)使用韋伯分布_進(jìn)行處理
2結(jié)果分析
首先不考慮氣固耦合計(jì)算，給出顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡圖2和圖3是2種不同濃縮比時(shí)的全部顆粒軌跡圖dp= 44-m，取實(shí)驗(yàn)用顆粒的平均值比較2圖可以看出：濃縮比為5:1時(shí)的顆粒軌跡濃縮比為1：1的顆粒軌跡靠近對(duì)稱軸處
顆粒的濃度分布和速度分布用(1Ⅸ100<100) 10s條顆粒軌跡統(tǒng)計(jì)而成圖4是軸向氣相速度和軸向顆粒相速度的比較。通過(guò)比較可以看出氣固兩相軸向速度的差別：
(1)顆粒相軸向速度分布比氣相軸向速度分布窄，峰值位置更靠近回流區(qū)
(2)每一截面上顆粒速度值比氣相速度值更大，雙峰更陡，而同一截面向外邊界的顆粒速度衰減比氣相速度的衰減快。
(3)在回流區(qū)內(nèi)，顆粒的回流速度比氣相的回流速度小，一方面的原因進(jìn)入回流區(qū)的顆粒軌跡比實(shí)際情況要少：另一方面，速度的統(tǒng)計(jì)不十分準(zhǔn)確切向氣相速度和顆粒相速度的比較，它們的差別是：
f 11顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度的峰值大 (2)在流場(chǎng)上游，回流區(qū)附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度更靠近回流區(qū)
(3)在對(duì)稱軸附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度小。先不考慮濃淡分離，即從每個(gè)網(wǎng)格發(fā)出的
濃淡分離的一個(gè)重要特征是生物質(zhì)能富集于回流區(qū)邊界附近。以達(dá)到強(qiáng)化燃燒的目魄生物質(zhì)濃度濃淡比為7：1時(shí)，顆粒濃度的基本形狀與濃淡不分離的形狀相似（圖6），但高濃度區(qū)域向回流區(qū)靠近，這種濃度分布有利于生物質(zhì)的點(diǎn)火和燃燒，即是濃淡分離穩(wěn)燃機(jī)理所在
是否濃淡分離對(duì)顆粒濃度分布的差別對(duì)燃燒器的影響是重要的，這種差別可從濃度值位置來(lái)考慮圖7是同一工況下濃縮和未濃縮的顆粒濃度值的比較，取自圖5和圖6雖然這個(gè)差別的數(shù)量不大，但影響是大的。
圖7是否濃縮顆粒濃度值的軸向分布對(duì)比。 未濃縮實(shí)驗(yàn)值㈣{}濃縮實(shí)驗(yàn)值 相應(yīng)的計(jì)算值粒數(shù)是相同的。從圖5可以看出：濃度分布和速度分布相類似，呈雙峰型結(jié)構(gòu)，隨軸向距的增大，峰值逐漸下降。約在x /D=3.2后，顆粒分布均勻化但顆粒分布要比速度分布窄，即顆粒的橫向擴(kuò)散比氣相的橫向擴(kuò)散慢，顆粒濃度值位置要比氣相速度值位置更靠近回流區(qū)。顆粒的濃度分布雖然使用了1d條顆粒軌跡統(tǒng)計(jì)而成，但計(jì)算曲線不光滑。這是隨機(jī)顆粒軌道型模型的缺陷所在，但計(jì)算鹽線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)論是分布范圍，還是幅值都比較吻合相應(yīng)的計(jì)算值
為了考察濃淡兩股生物質(zhì)流的混合情況，分別計(jì)算了僅濃側(cè)生物質(zhì)和僅淡測(cè)生物質(zhì)引起的噴口顆粒濃度場(chǎng)（圖8，圖9、將上述兩種相對(duì)濃度0.5等值線畫于圖10。從圖上可以看出：濃淡兩側(cè)粉流會(huì)聚于回流區(qū)邊界上，形成高濃度區(qū)，這正是濃淡燃燒的合理之處
3結(jié)語(yǔ)
生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口的兩相流動(dòng)特性是生物質(zhì)燃燒機(jī)的重要特性本文對(duì)該流場(chǎng)作了研究顆粒場(chǎng)特性是使用Nacl示蹤法測(cè)量的。然后按Na_cl俘獲量與Nacl電導(dǎo)率的關(guān)系測(cè)得其濃度的分布o(jì)由于本文偏重于數(shù)值模擬。
摘 要：在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用RN C-ASM和FCFSRT模型對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)的氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出了合理的顆粒速度場(chǎng)和濃度場(chǎng)；比較和計(jì)算了濃縮和未濃縮的顆粒場(chǎng)特性，說(shuō)明了濃淡分離生物質(zhì)燃燒機(jī)的濃淡燃燒的機(jī)理：最后對(duì)濃淡分離生物質(zhì)燃燒機(jī)生物質(zhì)混合特性作了數(shù)值模擬，指出了生物質(zhì)濃淡混合的區(qū)域圖10參6
0引言
生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)由于其生物質(zhì)濃度可調(diào)、低負(fù)荷穩(wěn)燃低NQ排放等性能而得到廣泛應(yīng)用，但對(duì)生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口兩相流動(dòng)特性的研究，一般都基于實(shí)驗(yàn)因?yàn)閷?duì)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的兩相流動(dòng)數(shù)值模擬研究，沒(méi)有較好的模型，k-Xkp模型‘11的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別較大。特別在回流區(qū)附近因此，旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的顆粒場(chǎng)特性的研究不夠充分。
由于確定流場(chǎng)頻譜的困難，氣固兩相流顆粒湍流脈動(dòng)頻譜隨機(jī)軌道模型（FSRT模型）‘21在工程上的應(yīng)用受到限制作者曾提出確定流場(chǎng)特征頻率和頻譜的方法，繼而提出了脈動(dòng)特征頻率—頻譜隨機(jī)軌道模型（FCFSRT模型戶1，并使用該模型數(shù)值模擬了小尺度范圍內(nèi)的顆粒湍流擴(kuò)散問(wèn)題，但未在工程兩相流動(dòng)中使用。
本文在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，使用FCFSRT模型對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)的氣固兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬。主要對(duì)顆粒場(chǎng)的模擬方法和結(jié)果進(jìn)行分市斤o
1 FCSFSRT
對(duì)生物質(zhì)旋流濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口流場(chǎng)流動(dòng)采用作者提出的RN G-A SM模型。使用交錯(cuò)網(wǎng)格的SIM PLE方法，按軸對(duì)稱流場(chǎng)計(jì)算，網(wǎng)格在一、二次風(fēng)出口處布置較密，其它地方較疏（圖1），且隨數(shù)的變化而變化，網(wǎng)格數(shù)為12~ 5Q參考每一工況跌代500次左右時(shí)，計(jì)算精度達(dá)到10 5教量級(jí)，氣流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。
在計(jì)算時(shí)，顆粒運(yùn)動(dòng)方程(1)采用參考文獻(xiàn)中的空間變量法計(jì)算，使用參考文獻(xiàn)[1]中的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行顆粒場(chǎng)量統(tǒng)計(jì)，兩相流耦合計(jì)算時(shí)，對(duì)源項(xiàng)使用韋伯分布_進(jìn)行處理
2結(jié)果分析
首先不考慮氣固耦合計(jì)算，給出顆粒運(yùn)動(dòng)的軌跡圖2和圖3是2種不同濃縮比時(shí)的全部顆粒軌跡圖dp= 44-m，取實(shí)驗(yàn)用顆粒的平均值比較2圖可以看出：濃縮比為5:1時(shí)的顆粒軌跡濃縮比為1：1的顆粒軌跡靠近對(duì)稱軸處
顆粒的濃度分布和速度分布用(1Ⅸ100<100) 10s條顆粒軌跡統(tǒng)計(jì)而成圖4是軸向氣相速度和軸向顆粒相速度的比較。通過(guò)比較可以看出氣固兩相軸向速度的差別：
(1)顆粒相軸向速度分布比氣相軸向速度分布窄，峰值位置更靠近回流區(qū)
(2)每一截面上顆粒速度值比氣相速度值更大，雙峰更陡，而同一截面向外邊界的顆粒速度衰減比氣相速度的衰減快。
(3)在回流區(qū)內(nèi)，顆粒的回流速度比氣相的回流速度小，一方面的原因進(jìn)入回流區(qū)的顆粒軌跡比實(shí)際情況要少：另一方面，速度的統(tǒng)計(jì)不十分準(zhǔn)確切向氣相速度和顆粒相速度的比較，它們的差別是：
f 11顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度的峰值大 (2)在流場(chǎng)上游，回流區(qū)附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度更靠近回流區(qū)
(3)在對(duì)稱軸附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度小。先不考慮濃淡分離，即從每個(gè)網(wǎng)格發(fā)出的
濃淡分離的一個(gè)重要特征是生物質(zhì)能富集于回流區(qū)邊界附近。以達(dá)到強(qiáng)化燃燒的目魄生物質(zhì)濃度濃淡比為7：1時(shí)，顆粒濃度的基本形狀與濃淡不分離的形狀相似（圖6），但高濃度區(qū)域向回流區(qū)靠近，這種濃度分布有利于生物質(zhì)的點(diǎn)火和燃燒，即是濃淡分離穩(wěn)燃機(jī)理所在
是否濃淡分離對(duì)顆粒濃度分布的差別對(duì)燃燒器的影響是重要的，這種差別可從濃度值位置來(lái)考慮圖7是同一工況下濃縮和未濃縮的顆粒濃度值的比較，取自圖5和圖6雖然這個(gè)差別的數(shù)量不大，但影響是大的。
圖7是否濃縮顆粒濃度值的軸向分布對(duì)比。 未濃縮實(shí)驗(yàn)值㈣{}濃縮實(shí)驗(yàn)值 相應(yīng)的計(jì)算值粒數(shù)是相同的。從圖5可以看出：濃度分布和速度分布相類似，呈雙峰型結(jié)構(gòu)，隨軸向距的增大，峰值逐漸下降。約在x /D=3.2后，顆粒分布均勻化但顆粒分布要比速度分布窄，即顆粒的橫向擴(kuò)散比氣相的橫向擴(kuò)散慢，顆粒濃度值位置要比氣相速度值位置更靠近回流區(qū)。顆粒的濃度分布雖然使用了1d條顆粒軌跡統(tǒng)計(jì)而成，但計(jì)算曲線不光滑。這是隨機(jī)顆粒軌道型模型的缺陷所在，但計(jì)算鹽線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)論是分布范圍，還是幅值都比較吻合相應(yīng)的計(jì)算值
為了考察濃淡兩股生物質(zhì)流的混合情況，分別計(jì)算了僅濃側(cè)生物質(zhì)和僅淡測(cè)生物質(zhì)引起的噴口顆粒濃度場(chǎng)（圖8，圖9、將上述兩種相對(duì)濃度0.5等值線畫于圖10。從圖上可以看出：濃淡兩側(cè)粉流會(huì)聚于回流區(qū)邊界上，形成高濃度區(qū)，這正是濃淡燃燒的合理之處
3結(jié)語(yǔ)
生物質(zhì)濃淡生物質(zhì)燃燒機(jī)噴口的兩相流動(dòng)特性是生物質(zhì)燃燒機(jī)的重要特性本文對(duì)該流場(chǎng)作了研究顆粒場(chǎng)特性是使用Nacl示蹤法測(cè)量的。然后按Na_cl俘獲量與Nacl電導(dǎo)率的關(guān)系測(cè)得其濃度的分布o(jì)由于本文偏重于數(shù)值模擬。
介紹實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果表明：濃淡分離燃燒可控制高濃度生物質(zhì)集中在湍流較為充分的回流區(qū)附近，這樣更有利于生物質(zhì)燃燒該生物質(zhì)燃燒機(jī)的實(shí)際運(yùn)用表明：在低負(fù)荷下。其熱效率較高，同時(shí)可減少助燃油，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益
生物質(zhì)燃燒機(jī)，http://www.jiegankeliji.com
生物質(zhì)氣化站，http://www.598jx.com
