2.5MW煤粉氧燃烧旋流火焰数值计算

为了准确地数值预报煤粉旋流火焰特征和主要烟气成分,比较扩展的涡耗散模型在多湍流模型下的预测性和影响,针对IFRF(国际火焰研究基地)2.5MW煤粉氧燃烧和空气燃烧实验,利用组分输运方程,结合7步改进的总包反应,对炉内煤粉氧燃烧进行数值计算,并与实验结果和空气燃烧基况对比.结果表明:氧扩散率、发射率和比热容等物性参数修正后,湿循环、氧预混二次流的煤粉氧燃烧扩散火焰温度场与空气燃烧总体一致,火焰稳定且为Ⅱ型火焰结构;EDC模型(涡耗散概念模型)对组分预测更为准确,尤在可实现k-ε模型下的缓慢反应CO生成和IRZ(中心内回流区)高温预测;而FRED模型(有限速率涡耗散模型)在多湍流模型下对炉内温度、组分、火焰结构预测亦较准确.     

均匀各向同性湍流中标量耗散的动力学特性

采用直接数值模拟方法,对具有平均标量梯度的被动标量场在稳定均匀各向同性湍流中耗散的动力学特性进行了研究(计算Reλ为25和48,Pr数从0.3-4.0).结果表明,标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果,而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响,然而它可以产生与平均标量梯度方向相反的标量梯度,来抵消在大尺度上施加的平均标量梯度的影响,同时通过破坏标量梯度与应变张量之间的耦合来抑制大强度标量耗散的产生.借助于不变量理论发现,高强度的标量耗散主要产生在拓扑结构为unstable node/saddle/saddle流形区域,其对应的应变张量的特征值两个为正,一个为负;由于涡管的感生作用,也有少许中等强度的标量耗散位于流形为stable focus/stretching的区域.     

均匀各向同性湍流中标量耗散的动力学特性

采用直接数值模拟方法，对具有平均标量梯度的被动标量场在稳定均匀各向同性湍流中耗散的动力学特性进行了研究(计算Reλ 为25和48, Pr数从0.3—4.0).结果表明，标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果，而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响，然而它可以产生与平均标量梯度方向相反的标量梯度，来抵消在大尺度上施加的平均标量梯度的影响，同时通过破坏标量梯度与应变张量之间的耦合来抑制大强度标量耗散的产生. 借助于不变量理论发现，高强度的标量耗散主要产生在拓扑结构为unstable nodesaddlesaddle流形区域，其对应的应变张量的特征值两个为正,一个为负；由于涡管的感生作用,也有少许中等强度的标量耗散位于流形为stable focusstretching的区域.     

污染气体扩散模型的可视仿真

污染气体扩散模型的仿真在环境影响评价起着重要的作用,本文主要研究了污染气体的仿真模型及其参数计算方法,提出了仿真系统中的可视化形式及相应的算法,最终运用本仿真系统,对某市热电厂三期工程的扩建前后的ＳＯ２长期平均浓度进行仿真。     

燃烧微粒光学特性的测量与计算

采用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换红外光谱议（ＦＴＩＲ）对不同煤种及其灰渣的光学吸收指数ｋ进行了测量，进而利用这些数据以及Ｍｉｅ光学理论计算得到了火焰辐射传热计算中所必须的重要参量──颗粒的散射和吸收有效因子以及相位函数。     

CaO再碳酸化的研究

建立了CaO再碳酸化的微粒模型，研究了CO2体积分数、反应温度等因素对反应的影响．研究表明，在本实验条件下，存在一个最佳再碳酸化温度(在680-7300℃之间)．当温度过高时，部分产物发生分解，气体通过产物层的扩散阻力随着温度的增加而变大，部分空隙的堵塞等原因造成反应的转化率反而减小．     

高温热解神府煤中微量元素释放规律的研究

采用箱式高温电阻炉和小型快速热解设备对神府煤进行热解,系统研究了在950~1 300℃下慢速、快速热解过程中,温度和升温速率等对多种微量元素释放规律的影响.对实验样品的ICP-MS测试结果进行计算,分析了元素的挥发率.结果表明:Cd,Se,As,Ga等表现了较强的挥发性;Zn,Cr,Sr,Ni,Be等次之;Ba,Hf等则表现为不易挥发特性;多数微量元素的挥发性随温度的升高而有不同程度的增加.比较挥发率的数值得出,慢速升温过程中,在950~1 300℃,各微量元素的析出率增加了1%~24%;快速升温过程中,则相应地增加了2%~21%;慢速升温热解时挥发率比快速时高3%~7%.     

颗粒惯性对气固两相各向同性湍流中温度统计特性的影响

颗粒运动轨迹上流体的温度统计特性对于理解非等温/反应气粒两相湍流的机理, 特别是对于检验非等温气粒两相湍流Lagrangian模型是十分重要的. 对带有平均标量梯度的气固两相各向同性湍流中颗粒及颗粒所见流体温度的统计行为进行了直接数值模拟研究, 讨论了颗粒惯性对于颗粒温度以及颗粒所见流体温度的Lagrangian统计特性的影响. 结果显示, 对于τ_p/τ_k<1的颗粒, 颗粒所见流体温度的脉动强度随τ_p/τ_k的增大而减小; 而对于τ_p/τ_k>1的颗粒, 其趋势相反. 小颗粒(τ_p/τ_k<5)温度的Lagrangian自相关系数R_p^T也随颗粒惯性(τ_p/τ_k)的增大而减小, 对于大颗粒这一趋势也相反. 颗粒运动轨迹上流体温度的自相关系数 都随颗粒惯性的增加而减弱, 而且随颗粒惯性的增加, 颗粒运动轨迹上流体温度的自相关比颗粒温度的自关联下降得快. 平均温度梯度的存在使得在沿平均温度梯度的方向上颗粒速度和温度有很强的关联性. 当τ_p/τ_k<1时, 其关联系数随颗粒惯性的增加而增大; 当τ_p/τ_k>1时, 这一系数的值与颗粒惯性无关.     

劣质煤钝体稳燃器的热态试验研究

本文研究了在劣质煤燃烧中应用钝体稳燃装置降低飞灰可燃物损失和提高燃烧劣质煤的经济性问题.试验结果表明,钝体可显著改善劣质煤着火情况和大幅度提高燃烧效率,并可允许大幅度提高一次风率.此外,还介绍了热态试验的主要设备——小型煤粉热态试验台的情况.