液體燃料燃燒流場的數(shù)值預(yù)測技術(shù)研究.pdf

1、燃燒室的工作情況直接決定渦輪進口參數(shù)和整臺機組的性能參數(shù)，故燃燒室的合理設(shè)計尤為重要。然而傳統(tǒng)的燃燒室設(shè)計主要是靠經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式的方法，不僅研究周期長，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)計方法，為燃氣輪機燃燒室的設(shè)計提供了一種新的思路。
　　 本文首先利用Chemkin軟件進行燃燒室一維特征長度計算，再利用Fluent軟件進行燃燒室三維周期性拓展設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上進行三維全尺寸校核。并且利用Ch

2、emkin軟件對最終設(shè)計的燃燒室出口NOx排放情況進行分析。在利用Fluent進行燃燒室三維數(shù)值計算時，采用Realizablek-ε雙方程湍流模型，快速反應(yīng)簡化PDF燃燒模型，采用顆粒群軌道模型來描述液相油滴的運動軌跡和變化歷程。對控制方程采用迎風(fēng)的差分格式進行離散，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軟件進行一維設(shè)計時，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)長度。在進行燃燒室的三維周期性拓展設(shè)計時，根據(jù)Chemkin得到的一維特征長度參數(shù)，并對全尺寸的回流式環(huán)管型燃燒室進行周期對稱簡化，在只取一個火焰筒進行模擬的前提下，再對其取十分之一進行模擬，最終得到燃燒室全尺寸設(shè)計所需要的數(shù)據(jù)。最后在進行三維全尺寸校核時，根據(jù)之前計算得到的燃燒室特征參數(shù)，建立了全尺寸的燃燒室模型。然后運用Fluent軟件，基于火焰筒壁面絕熱的計算工況，對燃燒室的

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