协流温度对喷射起升火焰燃烧稳定性的影响

利用活化热氛围燃烧器提供的稳定热氛围场,分析了中央喷射液体燃料的起升火焰的基部高度变化,研究不同协流温度对起升火焰燃烧稳定性的影响。研究表明,协流热氛围中液体燃料喷射起升火焰基部的跳变是自燃现象作用的结果。不同协流温度时,中央喷射起升火焰的稳定机理不同。存在一个火焰基部稳定的临界温度,低于此温度时起升火焰的稳定受控于燃料的自燃现象,而高于此温度时起升高度的稳定受火焰传播主导;火焰跳变频率及跳变长度与协流温度有关;温度越低,火焰基部跳变越频繁;跳变长度随温度的增加而减小。     

基于二氧化碳红外热成像的火焰起升高度分析

基于CO_2红外热成像方法拍摄了可控活化热氛围下的正庚烷液滴群预混射流火焰,测量了火焰起升高度,研究了热氛围协流温度、液滴群预混当量比、液滴群射流速度3个因素对起升高度的影响规律.结果表明:射流火焰起升高度主要受到化学着火延迟期控制,起升高度随着协流温度的升高而降低,但当协流温度足够高时,起升高度几乎不再变化;当量比增大会使物理着火延迟期缩短,从而使火焰起升高度降低;在相同的当量比下,如果协流温度较低,射流出口速度增加会提高火焰起升高度,而当协流温度高于某临界温度后,加大射流出口速度却会降低火焰起升高度.     

电站锅炉燃烧特性的数值模拟

对 116 0t·h-1四角切圆电站锅炉的燃烧过程进行了数值模拟 ,燃烧器组采用常规直流煤粉燃烧器和低NOx煤粉燃烧器两种形式 .结果表明 ,大空间锅炉炉膛的速度场、温度场分布很不均匀 ;燃烧器上部附近的炉膛中心烟气上升速度最小 ,湍动能最大 ,温度最高 .烟气上升速度分布图形 ,在燃烧器区域为单峰形 ,即炉膛中心上升速度最大 ;在燃烧器上部为马鞍形 ,即截面环形区域的上升速度最大 .烟气温度分布图形 ,在燃烧器区域呈马鞍形 ,即中心区域和四周水冷壁附近的温度较低 ,截面环形区域的温度最高 ;在燃烧器上部区域为单峰形 ,即炉膛中心的温度最大 .水冷壁附近烟气温度的最大值 ,即结渣的可能区域位于旋转火焰的下游 .炉膛的切圆直径 ,在燃烧器区域随炉膛高度增大不断减小 ,至燃烧器上部附近急剧增大 ,之后随高度增大成一常数 .电站锅炉的常规直流煤粉燃烧器改造成低NOx 燃烧器时 ,炉膛的速度场、湍动能场、截面切圆直径和旋流强度以及温度场等保持不变 .     

可控热氛围中喷雾的雾化特性和粒径分布

基于可控热氛围燃烧器提供的均匀温度场,使用高速摄像机和激光衍射粒度仪对300~673K协流温度范围内的柴油喷雾进行测量.结果表明,随协流温度升高,相同时间内的喷雾贯穿距减小,喷雾锥角先增大后减小.在300K协流下,索特平均直径处于10~20μm之间,随轴向高度升高而略有增加,大尺寸液滴的直径在离开喷孔20~40mm过程中下降了17%.各粒径参数随径向距离的增大而减小.粒径一致性随着轴向和径向距离的增加而提高.在协流温度从300K上升至673K的过程中,索特平均直径从15μm上升到24μm,粒径一致性提高,蒸发使得小尺寸液滴大量消失.     

2种角度横向紊动射流的实验分析

对射入均匀横流中的单股紊动射流流场进行了实验研究.利用IFA300型热膜风速仪系统测量了对称面内的流动,射流入射方向与横向主气流之间的角度为90°和60°,得到了射流与主气流速度比R为2和4的速度场和湍动能分布,并给出了不同工况下的射流轴线轨迹.结果表明:射流入射角与速度比对流场影响很大;射流对横向主气流的影响主要集中在射流发生弯曲直至与主气流平行的区域内,当射流垂直入射时,射流背风侧存在流动分离现象,当射流倾斜入射时,分离现象基本消失;当R值增大时,射流轨迹起始段的长度增加,对主流场影响的范围增大,射流入射方向与主气流之间的角度值减小,射流轨迹的垂直高度降低,射流对主流场影响的区域减小.     

流动环境中水平热射流温度分布特性研究

根据计算流体动力学和数值传热学理论建立了考虑浮力作用的热射流水平排放及浮升规律的数学模型,采用有限体积法离散求解三维热射流的数学模型,对圆形热射流和椭圆形热射流的温度分布特性进行了数值计算分析,得到了圆形热射流与椭圆形热射流轨迹的温度场分布图像,分析了出口形状对热射流轨迹温度分布的影响.对计算结果的分析表明:椭圆形出口有利于加快热射流的热量扩散,能够更好地减弱热排放对环境的热污染.     

双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形

利用非线性热力耦合有限元方法,对浇铸过程中结晶辊辊套的温度场分布进行了研究,并同时计算出了结晶辊的热变形.给出了浇铸稳定阶段的结晶辊温度场分布和热变形规律;分析了浇铸速度对结晶辊温度场和热变形的影响.通过分析得出,在浇铸稳定阶段结晶辊温度只在表层区域发生周期性变化,内部保持基本稳定,浇铸速度越低,周期性变化幅度越大.     

用钝体稳定劣质煤粉火焰的实验研究

本文以劣质煤粉钝体燃烧器的成功开发为背景,在单角燃烧实验炉上进行了大量实验研究,实测了冷态速度场和热态温度场.结果表明,采用钝体燃烧器使煤粉着火提前,燃烧稳定和强化.     

多组份混合工质掺混流动研究与工程应用

将高收敛率、高精度和高分辨率数值算法用于模拟热解炉内多组份湍流流场的掺混问题.数值结果表明,该算法能有效地模拟亚音速多组份混合工质的掺混流动,精确地捕捉主流垂直来流与水平射流间相互作用的流场中的种种物理现象.在单组份(空气)来流与射流相互作用的掺混中起主导作用的两类涡系,当来流与射流两者物性参数相差很大的时候依然起很大的作用.数值模拟得到的速度场、温度场、浓度场等为分析多组份混合工质掺混及化学反应条件的选择提供了定量的结果和依据.     

射流纵向涡强化换热的数值模拟

为研究射流引起的纵向涡对流动和换热性能的影响,采用数值方法模拟了三维矩形通道内有射流从底面进入时的定常、不可压层流对流换热,得到了纵向涡影响下的速度场和温度场以及沿流动方向局部Nusselt数的分布.以场协同原理为指导,分析了射流纵向涡强化换热的原因,并进一步研究了射流角对纵向涡的换热强化效果的影响.结果表明 纵向涡改善了通道内速度场和温度场的协同关系,强化了对流换热; 射流垂直底面入射时,纵向涡的换热强化效果较好.     

Direct numerical simulation of a particle-laden weak-shearing plane jet

Direct numerical simulation (DNS) has been utilized to solve numerically a two-dimensional compressible weak-shearing plane jet, in which the jet exit velocity and the co-flow velocity are in the same magnitude (2∶1 in this paper). We also use the one-way coupling method to simulate the dispersion behaviors of solid particles in various representative sizes, i.e. St=0.01, 1, 10, 100, where St is the Stokes number. We get a vorticity field with fully varicose (symmetrical) modes and the entire precise processes of the rolling-up of one spanwise vortex, the pairing of two vortexes and the mixing of three vortexes. The mean longitudinal velocity (U) profile compares well against the experimental results. The Reynolds stress profile looks special due to the symmetrical vorticity field. The particles whose St=0.01 reproduce the vortex structures in detail, and the ones of St=1 exhibit interesting self-organized behaviors and possess the most non-uniform concentration field. They disperse uniformly around the single and pairing vortex kernels, while a few of them are arranged almost in a straight line in the center region of the paring vortexes, which is caused by the contribution of the border of two vortexes in the pairing process. St=10 and 100 can be treated as large particles, on which the flow field has few impacts.     

基于圆环孔合成射流器的LED前照灯散热控制

采用实验方法明确圆环孔合成射流器的速度分布特征,利用参数化方法获得最佳散热距离,将其与发光二极管(LED)前照灯组合后采用实验方法明确合成射流器对LED前照灯的散热效果。基于大涡模拟对该部件的流场及温度场进行解算,在验证仿真方法有效性的同时明确温度及换热系数的分布规律。采用正交分解法对该部件流场及铝基板表面对流换热系数进行分析,表明壁面对流换热系数的分布特征及合成射流器的散热控制效果主要由流场中的大尺度涡结构所决定。     

真空喷射射流流场的Fluent模拟分析

为了对真空射流流场进行研究,应用Fluent软件并基于VOF(volume of fluid)方法、k-ε标准湍模型及PISO算法,对不同喷口直径及入射压力的直射式锥型流道喷嘴的射流流场速度和湍流运动分布进行了数值模拟分析.结果表明:1)入口压力相同,喷嘴直径越大,射流与周围介质间的速度梯度越大,可促进射流的扩散和液滴破碎后的尺寸均匀分布;2)喷嘴直径一定,入口压力在10~15 MPa内,射流湍流强度分布达到最佳状态,射流流场较好;3)如果不考虑材料的溶解性,相对于三氯甲烷和四氯化碳,丙酮作为溶剂时的液体喷射雾化效果较好,适于制备质量较好的高分子薄膜.     

陶瓷过滤器脉冲反吹系统内流场的数值模拟

将陶瓷过滤器滤管内流场简化为二维轴对称、可压缩、非稳态湍流流场 ,采用贴体网格和计算流体力学方法对脉冲反吹系统内流场进行了数值模拟。模拟结果表明 ,在脉冲反吹过程中 ,引射空间和滤管内、外流场均为非稳态流场。在气体引射过程中 ,喷吹气流与被引射气流的相互作用不断变化。在初始阶段 ,由于喷吹气体速度较小 ,引射器入口区域存在二次引射现象。随着喷吹气体速度的增大 ,引射气量也逐渐增加 ;当脉冲反吹过程临近结束时 ,管内气体首先在引射器入口外侧的集气室内流动 ,随后逐渐扩展到引射器内部区域。     

蓄热式燃烧器内等温射流流场分析

为了解高温空气燃烧机理,建立计算机仿真模型,通过试验对仿真模型的有效性进行验证后进行蓄热式燃烧器内等温射流流场分析。结果表明,空气入口高速射流是产生回流卷吸和实现高温空气燃烧的主要因素,可采用一次燃料消耗空气中大部分氧气实现低氧燃烧来降低NOx产量,二次燃料入口距离与空气入口存在最优距离且其入射角度不宜过大,仿真计算结果与实验结果一致,验证了模型可靠性。研究成果对蓄热式燃烧器设计具有指导意义,也为热态射流流场分析奠定了基础。     

紊动射流对叶栅内气相流场的影响

从空气动力学的角度提出了“气垫防磨”理论，并以气垫叶栅作为研究对象，在不同的主流与射流速度比、不同的缝隙数和缝隙宽度等条件下，利用IFA300型热膜风速仪系统对叶片表面附近的流场进行了测量，得出了各工况下的气垫厚度，结果表明，增加射流速度、缝隙宽度和缝隙数量，气垫厚度也相应增加，并且气垫的厚度主要由叶片前半部分的射流决定，在理论上论证了垫防磨的可行性。     

基于格子玻耳兹曼的等离子射流场数值模拟

采用格子玻耳兹曼(LB)方法建立了等离子射流温度场和速度场的计算模型，与传统数值方法相比，LB方法具有直观的物理背景．用正六边形7-bit网格划分计算区域，通过选取适当的两套平衡分布函数和采用Chapman-Enskog展开及多尺度技术导出了等离子射流场的宏观方程，并将计算结果与已有文献的实验结果进行了比较，验证了计算模型的有效性；计算结果表明，减小紊流粘度可以提高射流的能量密度和有效长度．     

高温低氧燃烧炉内等温流场特性的数值分析

应用自行开发出的计算程序对高温低氧燃烧模型实验炉进行了三维等温流场的数值模拟·在燃料和空气的射流速度比分别取 3种不同值时 ,预报了炉内 3种典型的等温流场结构 ,分析了炉内多股射流间的相互作用及回流流动等流场特性·模拟结果表明 :在几何参数一定时 ,选择燃料和空气的射流速度比为同一数量级时 ,炉内的回流流动可以实现燃烧所需的低氧气氛 ,燃气射流能够利用这一低氧气氛实现高温低氧燃烧·数值预报结果与相关的实验观测基本符合·     

特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m2·min)-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和"热流密度肩"现象;随射流速度增大,膜沸腾换热机制消失,最大热流密度移至较低壁面过热度处.相关研究将对特厚钢板淬火过程温度场计算和组织性能调控提供有益的帮助.