小型旋流燃烧器冷热态流场数值模拟

本文以一种装载在液货船上的小型旋流燃烧器为对象,利用Fluent商用软件,采用非预混PDF燃烧模型、DPM离散相模型和D0辐射模型等,对其内部冷热态流场进行数值模拟研究,得到了燃烧器内部燃油喷射、油气混合以及燃烧流动的规律,模拟结果和试验数据基本吻合。通过分析燃烧室内部压力场、速度场、温度场、组分浓度场的变化,找到燃烧室内部烟气流动的规律,仿真结果对实际运行、设计及改造提供了有益的参考意见。     

文丘利型油燃烧器出口气液两相流动与燃烧的数值模拟

针对选配文丘利型油燃烧器的燃油锅炉中液雾燃烧的特点,在冷态等温流场数值模拟结果及 EBU-Arrhenius模型模拟气相燃烧所得结果的基础上,数值模拟了单只文丘利油燃烧器出口的气液两相 流动与燃烧,给出了流场中的速度场、温度场以及浓度场的分布信息,这些结论可为该型燃油锅炉的进 一步设计和运行以及燃烧室的布置提供有益的依据。     

文丘利型油燃烧器出口气液两相流动与燃烧的数值模拟

针对选配文丘利型油燃烧器的燃油锅炉中液雾燃烧的特点,在冷态等温流场数值模拟结果及EBU－Arrbenius模型模拟气相得结果的基础上,数值模拟了单只文丘利油燃烧器出口的气流两相流动与燃烧,给出了流场中的速度,温度场以及浓度场的分布信息,这些结论可为该型燃油锅炉的进一步设计和运行以及燃烧室的布置提供有益的依据。     

双级轴向旋流非预混燃烧和流动特性分析

本文对双级轴向旋流非预混燃烧器进行了研究,应用CFD数值模拟,探索一级旋流器叶片安装角度和文氏管扩张角的角度变化对燃烧特性和温度场以及流动场的影响规律。研究结果表明：文氏管扩张角依次增大过程中,燃烧室内中心回流区中心前移,旋转射流径向扩张角增大;CH4的浓度沿径向分布更加均匀,降低了燃烧室内最高温度。此外在五种不同文氏管角度和一级旋流器叶片安装角度的结构条件下燃烧室中外回流区域温度均低于内回流区域温度。在一级旋流器叶片安装角为55°、二级旋流器叶片安装角为35°时,燃烧器出现回火现象。     

斯特林发动机中天然气扩散燃烧的数值分析

本文应用数值模拟,对斯特林发动机中天然气的燃烧进行了全尺寸三维模拟.空气预热温度、旋流数和过量空气系数对斯特林燃烧室速度场、温度场分布以及排放有重要影响,本文分别对这些参数进行了优化.预测了优化后燃烧室的速度场、温度场的分布,以及NOx和CO的浓度场分布,得到了吸热部件周围的流动形式.模拟结果为抑制NOx和CO的排放和进一步提高换热效率以及发动机的效率提供了指导.     

舰用增压燃油锅炉旋流燃烧器冷态流场数值模拟

借助Fluent软件,采用realizablek-ε湍流模型对增压燃油锅炉与常压燃油锅炉旋流燃烧器冷态流场进行数值模拟,得到相应的内部空气流场,对比不同结构参数对燃烧器内回流区的影响,对比分析回流区对重油燃烧流场的影响,得到利于燃烧的适宜结构参数,为该型增压锅炉的设计、改造提供依据。     

文丘利油燃烧器内外部流场的冷热态数值模拟

针对文丘利油燃烧器的特殊结构和内外部流动燃烧的特点,成功地建立了能有效准确地描述其内外部流动燃烧的数学物理模型,并对其内外部的冷热态流场进行了大量的数值模拟研究,数值模拟结果与试验数据和有关的流动燃烧理论在定量和定性上吻合得很好,可为该型油燃烧器的改进、运行以及布置提供有价值的依据.     

含湿氢氧掺混燃烧过程的三维数值模拟

通过三维数值模拟研究含湿氢氧燃烧和冷却水喷雾掺混蒸发过程,采用k-ε湍流模型及EBU湍流燃烧模型进行气相各物理场计算,利用离散相模型计算冷却水喷雾液滴蒸发过程,基于上述模型对燃烧器中掺混燃烧过程进行三维仿真计算。经过计算,得到燃烧器中各物理量分布和冷却水液滴运动蒸发过程。针对不同的入口含湿工况和冷却水掺混工况进行仿真计算,得到各参数对燃烧火焰结构和流场的影响。     

基于喷嘴内部流场的柴油机喷嘴高压喷雾仿真

为探讨对喷嘴内部的喷射流动模拟方法,建立柴油机喷油器有气穴和无气穴两种喷嘴内部CFD流动分析模型,对流动情况进行计算分析,将计算结果作为边界条件,对喷嘴喷雾场进行模拟,与实验结果对比表明,对于喷嘴内部流动,有气穴模型更接近于真实流动状态。     

船舶甲板流淌火蔓延仿真

文章给出一种数值模拟方法对船舶流淌火的蔓延规律进行研究。建立浅水方程模型并引入燃烧速率、泄漏速率、摩擦力作为浅水方程的源项，完整描述了流淌火蔓延的全过程。采用多物理仿真软件COMSOL对流淌火进行模拟仿真，通过添加“水源”和“域源”修正了COMSOL浅水流动模块内部的控制方程。建立液池-流淌槽的几何模型，并设计不同的边界条件和参数，模拟不同泄漏速率正庚烷流淌火蔓延过程。并将所获得的仿真结果与正庚烷流淌火实验结果相对比分析，研究结果表明：CFD模拟计算与流淌火实体试验的流淌火蔓延距离、稳定燃烧面积等误差均处于接受范围，流淌火的稳定燃烧面积与泄漏速率呈线性正相关。     

微型燃气轮机圆筒形燃烧室内三维冷态流动数值模拟

对一个复杂的Allied Signal75kw微型燃气轮机筒形燃烧室应用CATIA软件进行实体建模,采用RNGk-ε湍流模型,应用FLUENT软件进行了三维冷态流场的数值模拟研究.计算结果很好地反映了燃烧室旋流和火焰筒壁空气掺混射流对燃烧室内流场分布有着重要的影响,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构和开展燃烧室热态流场的数值模拟奠定了基础.     

离心泵内二维流场的数值模拟

在AutoCAD中建立二维离心泵的几何模型,将模型转入GAMBIT进行网格划分,再利用Fluent数值模拟此离心泵内的二维流动。计算模拟结果显示出离心泵内的速度场、压力场和湍流强度等。采用标准的k-ε模型模拟得到的结果可真实反映离心泵内部的复杂流动,为离心泵的设计改良提供了可靠依据。     

超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉-拉格朗日模拟

文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。     

超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉—拉格朗日模拟（英文）

文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧性能的仿真计算

针对某型高压共轨柴油机原燃烧室碳烟排放较高,在保证压缩比不变的前提下,设计了两个不同形状的燃烧室。运用fire软件对不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况以及燃烧和排放特性,得出燃烧室喉口直径过小,不利于燃油与空气的良好混合,易造成局部富油,使碳烟排放增多。通过模拟计算与试验测量结果对比,验证了模拟计算的有效性。     

喷嘴安装位置对燃烧室性能的影响

利用FLUENT软件研究了喷嘴安装位置L对重整气燃烧室燃烧性能的影响。采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、污染物模型和SIMPLE算法对其进行了数值模拟。结果表明,随着L的增加,燃烧室出口温度场的均匀性先提高后降低。当L由30mm变化到40mm时,火焰筒内壁面处燃气最高温度先增大后减小,但火焰筒内壁面处燃气平均温度变化不大。当L=40mm时,重整气燃烧室出口处的NOX体积分数仅为22×10-6。     

基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用AVL FIRE软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明:当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧的数值研究

对斯特林发动机燃烧室氧-柴油无焰燃烧进行数值模拟。研究表明:氧-柴油无焰燃烧相比于传统氧-燃料燃烧需要卷吸更多的烟气来对纯氧进行稀释。直流燃烧室和旋流燃烧室内实现无焰燃烧的引射比分别为32和11.5,旋流燃烧室有助于无焰燃烧的实现。氧-柴油无焰燃烧的火焰峰值温度比传统燃烧模式低600 K左右,火焰峰值温度大幅下降。氧-燃料模式下燃烧室温度变化在20%以上,而氧-柴油无焰燃烧模式下温度变化小于15%,燃烧室温度均匀性显著提高。