驻涡燃烧室内涡系分布研究

为清晰了解驻涡燃烧室内流场的涡系分布,对中心驻体为67%燃烧室当量宽度的驻涡燃烧室流场,在驻涡腔无喷射和有喷射两种状况下分别进行冷态数值模拟,详细研究流场内旋涡分布情况.结果表明:流道前部存在4个影响很小、沿流动方向运动、分布于驻体与端壁角区的螺旋状旋涡;流道后部存在1个由2个旋涡构成、面积较大的回流区;流道中部的驻涡区旋涡情况复杂,在驻涡腔无喷射情况下,主流与驻涡区之间悬挂驻留2个稳定的驻涡,驻涡腔内存在不稳定且数目不确定的旋涡;当驻涡腔前驻体有喷射存在时,驻涡腔内形成4个均匀且稳定的旋涡.     

旋流消能工内空腔旋流的压强特性

为了揭示空腔旋流内部的压强特性,以公伯峡水平旋流消能工为例,采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,基于组合涡运动规律对起旋室和旋流洞内空腔旋流的压强特性进行了研究.压强分布通过压强等值线和径向压强分布图直观地体现出来,其沿径向分布基本符合组合涡流场的理论压强分布规律.提出了采用组合涡指数n刻画空腔旋流内部微观流动的思想,根据n值大小将起旋室内的空腔旋流分为准强制涡和准自由涡区域.旋流洞0+233.50m和0+238.67m断面上的空腔旋流以准强制涡运动为主,旋流洞0+243.84m和0+249.00m断面上的空腔旋流沿径向呈现由准强制涡向准自由涡转变的趋势,建立并验证了相应的压强表达式.     

槽道紊流中涡旋倾角的概率密度分布特征

以Del-Alamo等(2004)直接数值模拟的槽道紊流数据为基础,对比两种涡旋方向的计算方法(涡量矢量和速度梯度张量的实特征向量),并统计了涡旋与3个切面(XZ,XY及YZ)间倾角的概率密度分布.研究结果表明,在缓冲层内,涡量矢量与实特征向量存在较大的差异;涡旋以准流向涡为主,其与XZ面的倾角很小,但与YZ面的倾角很大.在缓冲层外,涡量矢量与实特征向量的夹角较小,且概率密度最大的夹角稳定在10°附近;涡旋以发夹涡为主,与XZ面主要呈±45°倾角,与XY及YZ面主要呈±55°倾角.涡旋与切面间倾角的概率密度分布特征可以由Ω状发夹涡模型来解释.     

准流线型桥梁断面涡激共振的雷诺数效应

为了研究准流线型桥梁断面涡激共振的雷诺数效应,通过改变模型尺度实现雷诺数的改变,并在模型表面布置测压点,进行风洞试验。测量了大、小2种模型风速与振幅的关系及各测点的风压时程,分析了振动频谱、扭矩系数时程及各测点脉动压力频谱随雷诺数的变化规律,揭示了扭转涡激振动的雷诺数效应。研究结果表明,脉动压力频谱的雷诺数效应引起了扭矩系数时程的雷诺数效应,从而引发振动频谱的雷诺数效应,最终导致了流线型桥梁断面扭转涡激振动的雷诺数效应。     

低雷诺数翼型分离流动的大涡模拟研究

采用高精度大涡模拟算法,对低雷诺数下的孤立翼型分离流动问题进行研究,计算了雷诺数为55000、马赫数0.2、来流5°攻角下的NACA-0025翼型,生成数值数据库,从时均流场、瞬态流场、频谱和高阶统计量等多个角度进行分析.研究结果表明:大涡模拟方法能够很好的描述低雷诺数翼型分离流动,其瞬态流场图画与实验结果吻合的很好;翼型上表面出现大尺度的开放式分离区,在Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性作用下,自由剪切层失稳卷起展向涡,展向涡二次失稳发生旋涡配对现象;分离区流场的演化受大尺度涡结构控制,流场中高阶统计量的分布也与涡结构密切相关.     

EPVC—ⅠA型旋风管流场测定

本文对我院自行研制的高效多管旋风分离器用EPVC-ⅠA型旋风管内的流场进行了系统的测定。给出了旋风管的结构参数特别是导向锥几何参数对流场的影响规律,分析了导向锥提高分散效率的原因。文中提出了准自由涡指数和准强制涡指数计算公式,可用于EPVC-ⅠA型旋风管设计。     

地形坡度对斜压大气扰动的影响

本文推导出σ坐标系斜压大气的准地转位位涡方程，该方程形式与Ｐ坐标系的准地转位涡方程非常相似，但本质不同。本文还用ＷＫＢ方法讨论了大地形坡度对斜压大气扰动发展的影响。指出：东西走向山脉的南坡有利于低层大气槽线呈西北一东南向扰动发展，也有利于高层大气槽线呈东北－西南向的扰动发展。     

CLT桨的尾流场及梢涡特性数值分析

为了探究尾流收缩叶梢负载(CLT)桨的尾流场及梢涡特性,基于商业计算流体力学软件Star-CCM+对CLT桨P1727的尾流场进行了数值模拟.计算采用DDES(延迟分离涡)方法在进速系数J=0.5的工况下对三套网格进行了不确定度分析,确认了数值方法的可行性,然后对螺旋桨的敞水性能及尾流场进行了计算.研究表明:尾流场的网格细化对螺旋桨的推力及扭矩只有微弱影响,对桨后的流场具有较大影响;尾流区域轴向速度分布分为加速流与自由流,进速系数越大,加速流与自由流的分界线向外扩散的趋势越弱;相邻梢涡之间会发生融合,进速系数越大,融合得越晚,梢涡强度越弱;CLT桨相较于常规桨多出一个端板涡,并且会与梢涡融合;梢涡在向下游发展的过程中,会有明显的收缩现象.     

涡量和涡动力学

涡是流体运动特有的存在形式，从台风到飞机周围提供升力并造成阻力的涡系，从边界层、混合到湍流，这些流动的结构都是涡，表征流体元旋转角速度的物理量称为涡量，涡量的形成、运动、演化、失稳和衰减及它们与固体、其他涡和其他流动之间的相互作用则是涡动力学的研究对象，本书系统地介绍涡量和涡动力学的基础理论和应用。     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

300MW双炉膛锅炉中煤粉颗粒的运动轨迹

对某发电厂300MW单炉体双炉膛直流锅炉的煤粉颗粒运动轨迹进行了数值模拟研究,结果表明：小煤粉颗粒的运动轨迹与炉内旋转气流基本一致,而中、大煤粉颗粒因气流对其的作用力不足以提供做旋转运动的向心力,做在热角区域气流急剧转弯时撞击在水冷壁上;由此分析了该锅炉烟气侧水冷壁高温腐蚀的某些原因,提出了发行方案,模拟结果显示：降低一次风喷口高度、加宽喷口宽度、采用水平浓谈风煤粉燃烧器,可以提高一次风射流的刚性,避免煤粉颗粒撞击在热角区域的水冷壁上,从而减少高温腐蚀的发生,改造后的性能测试结果表明,改造方案切实可行,取得了良好的运行佳绩。     

TRW燃烧器后置炉膛内流场的数值模拟

为配合液态排渣多级煤燃烧器（ＴＲＷ燃烧器）的应用示范工程,以质量、动量、能量守恒定理为基础,建立了ＴＲＷ燃烧器后置炉膛内三维流动的数学模型,采用经典的ＳＩＭＰＬＥ算法和混合差分格式,对炉膛内的流场及煤粉运动轨迹进行了数值模拟．从而为锅炉设计、三次风和顶部燃尽风（ＯＦＡ）的布置提供了大量的参考数据．根据ＴＲＷ燃烧器的出口尺寸以及某锅炉厂提供的炉膛尺寸和三次风、ＯＦＡ的布置原则,对４个布置方案进行了９种不同工况的计算．得到与ＴＲＷ燃烧器能较好匹配的炉膛结构及三次风、ＯＦＡ的布置方案,并对计算结果进行了详细地分析,确认计算结果符合炉内流动规律．计算程序中一些参数如网格、锅炉尺寸以及燃烧器的布置可以方便地进行修改,因而很容易计算其他炉内的流动过程和移植应用．     

稳燃腔燃烧器的内回流和煤粉浓缩使燃烧稳定

一种新型的稳燃腔煤粉燃烧器已在65—410T／H锅炉中成功地应用,适用的煤种包括烟煤、贫煤和无烟煤,节油、节煤和调峰的效果显．这种燃烧器使火焰稳定和燃烧强化的理论基于以下两个方面：一是燃烧器出口气流有一个良好的空气动力结构,回流区的长度、宽度和回流率大幅度增长;二是改善了颗粒的浓缩特性,不仅在回流边界上聚集较浓的煤粉,而且回流区内有反向的煤粉流,粒径较小,有利于火焰稳定。     

炉膛喉口面积对W型火焰锅炉炉内空气动力场的影响

对珞璜电厂引进法国Ｓｔｅｉｎ公司３６０ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉进行了冷态模化研究。采用热线风速仪对炉内流场进行测试,在此基础上研究了炉膛喉口面积对炉内空气动力场的影响规律,得出了在不同相对喉口面积下的炉内气流流场图,并对炉内的气流速度分布,气流充满度和平均有效动量流率等进行了比较与分析。研究表明,适当缩小炉膛喉面积,王方面有利于喷入炉内煤粉的着火和燃尽,另一方面有利于减小高温烟气对喉口和前,后拱及冷灰斗     

煤粉燃烧火焰着火判据

研究了煤粉火焰着火判断问题 ,提出了基于图像模式识别方法的煤粉着火判别准则 .在单角煤粉炉上 ,做了不同工况的燃烧试验 .对煤粉燃烧火焰着火形状和特性进行了研究分析 ,并推导出两类问题判别函数 ,在此基础上给出了最小距离判别准则 .该判别法模型应用到煤粉火焰燃烧ON/ OFF的判断上 ,通过对试验所采集火焰图像的分析和计算 ,确定模型中的参数 ,得到判据准则 ,所得到的结果具有一定的普适性     

煤粉锅炉在山西省的应用前景探讨

分析了山西省燃煤锅炉现状,指出了煤粉锅炉与传统锅炉相比的优点,以具体应用案例阐述了煤粉锅炉在山西省的应用前景。     

单角煤粉燃烧炉中煤粉着火与稳燃的数值模拟

在自行建立的数学模型基础上，对单角煤粉燃烧炉中煤粉着火与火焰稳定性进行了详尽的数值模拟。给出了直流式燃烧器、钝体燃烧铭及开缝钝体燃烧器的数值模拟结果，得到了与实验一致的结论，还针对直流式燃烧器考察了影响煤粉着火与火焰稳定性的各个因素。     

软熔带类型对高炉内未燃煤粉分布影响的数值模拟

为了改善高炉炉况、降低未燃煤粉对高炉的负面影响,利用“Euler-Euler”法对高炉内未燃煤粉的堆积分布进行了数值模拟.考察了倒V型、V型和W型软熔带高炉内的未燃煤粉分布,以及软熔带形状对未燃煤粉分布的影响,并比较了三种软熔带高炉堆积未燃煤粉量的多寡和高炉各区域未燃煤粉堆积量.计算结果表明:未燃煤粉主要堆积在高炉软熔带下方;死料柱、风口回旋区下方、软熔区域、软熔带顶部和根部是未燃煤粉容易堆积的区域.W型软熔带是最佳的高炉操作模式,具体表现在:未燃煤粉在高炉内分布相对均匀; 在一定压差条件下可容纳较多煤粉.     

试论工业煤粉锅炉技术应用中应关注的几个问题

针对工业煤粉锅炉的推广应用,根据煤粉工业锅炉技术的发展和运行经验,从掺烧生物质燃料、煤粉安全、烟尘污染等方面论述了推广应用工业煤粉锅炉存在的问题及相应的解决办法。     

煤粉锅炉卫燃带的数值模拟

以1025t／h4角切圆煤粉锅炉为研究对象,在炉膛燃烧器区段及折焰角下部附近分别敷设了不同的卫燃带,借助于Fluent软件对其开展数值模拟研究．研究结果表明,在其他结构参数相同的情况下,导热系数较小或较厚的卫燃带可以获得较好的稳燃效果;同时,锅炉负荷较大或者较大的卫燃带面积也可获得较好的稳燃效果．