大氣式燃氣灶數(shù)值模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、天然氣作為一種高效清潔能源與化工原料，已進入激烈競爭時代，而蓬勃發(fā)展的城市燃氣事業(yè)使燃氣灶具行業(yè)面臨新的機遇與挑戰(zhàn)。當前國內(nèi)市場上的燃氣灶具品種眾多，固然具有美觀大方、占地面積小、與廚房總體概念相符等優(yōu)點，然而卻廣泛存在著熱效率較低、煙氣中有害氣體（特別是CO氣體）含量較高等缺點。并且家用燃氣灶的傳統(tǒng)實驗研發(fā)方式存在著周期長、成本高等缺點。數(shù)值模擬方法的興起和發(fā)展，為燃氣灶具的設(shè)計和優(yōu)化提供了便利，能夠有效地縮短工程周期和節(jié)約成本。本論

2、文利用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法對影響家用燃氣灶性能的關(guān)鍵因素進行定性與定量分析研究，并將研究結(jié)果用于指導家用燃氣灶的開發(fā)，以達到提高家用燃氣灶性能的同時減少燃氣灶實驗研究的人力物力的目的。
　　本論文以大氣式燃氣灶作為研究對象，建立三維物理模型，采用Realizable k-ε湍流模型、DO輻射模型及渦耗散燃燒模型，進行燃氣灶數(shù)值模擬分析，并得出相應的速度場分布、溫度場分布及煙氣濃度場分布，通過從燃氣灶溫度場、煙氣濃度場及熱效率

3、三方面，對比分析現(xiàn)場測量結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果，對比結(jié)果顯示:鍋壁附近溫度場的現(xiàn)場測量值與模擬值相對誤差僅為7.69％～8.75％; CO濃度的現(xiàn)場測量值與模擬值相對誤差為8.40％;實際熱效率與數(shù)值計算熱效率相對誤差僅為1.26％，驗證了建立的大氣式燃氣灶模型的可行性。
　　基于已建立的大氣式燃氣灶數(shù)值模型，研究外圈火孔傾斜角、鍋支架高度、一次空氣系數(shù)及火孔孔徑等因素對燃氣灶性能的影響，重點分析各因素對燃氣灶燃氣燃燒溫度場、煙氣中C

4、O濃度場及熱效率的影響。根據(jù)單因素分析結(jié)論，建立正交試驗，并得出上述因素對燃氣灶熱效率影響顯著性及最優(yōu)參數(shù)組合:內(nèi)外圈火負荷分配系數(shù)影響最為顯著，鍋支架高度次之，外圈火孔傾斜角最差;最優(yōu)參數(shù)組合為:鍋支架高度為15mm，外圈火孔傾斜角為27°，內(nèi)圈火負荷分配系數(shù)為0.10。
　　根據(jù)正交試驗結(jié)果重新鑄造燃氣灶實物模型，并建立相應的實驗系統(tǒng)，對熱負荷、熱效率、一次空氣系數(shù)及煙氣濃度等參數(shù)進行實驗測量，通過對比鍋壁附近溫度場、煙氣濃度