氣相-煤粉氣固兩相圓射流燃燒的直接數(shù)值模擬.pdf

1、本文的研究?jī)?nèi)容主要分為兩部分。一是開(kāi)發(fā)出了一套可用于計(jì)算可壓縮煤粉氣固兩相燃燒的DNS程序，即DNS-TPCRF程序；二是用這套程序計(jì)算了四個(gè)燃燒算例，分別為：層流圓射流擴(kuò)散火焰；實(shí)驗(yàn)工況下的湍流圓射流抬升火焰；靜止單顆碳粒在不同流速與溫度的空氣中的燃燒情況；煤粉氣固兩相湍流圓射流燃燒工況。
　　課題組開(kāi)發(fā)的DNS-TPCRF程序與國(guó)際上類似的程序相比具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是求解格式穩(wěn)定、精度高、易于大規(guī)模并行；二是邊界條件比較穩(wěn)定

2、，這在可壓縮燃燒的數(shù)值模擬中是非常重要的；三是將消減聲速法嵌入到程序當(dāng)中去了，以便在需要的時(shí)候可以適當(dāng)增加時(shí)間步長(zhǎng)；四是將煤粉燃燒模型嵌入到程序當(dāng)中去了，并提出了兩種新的算法用來(lái)求解單膜模型中煤粉顆粒表面的氧氣與二氧化碳濃度。
　　算例一主要研究了兩種點(diǎn)火方法對(duì)層流火焰的最終型式的影響，這兩種點(diǎn)火方式分別形成了附著火焰與抬升火焰。文中還進(jìn)一步分析了附著與抬升火焰的形成機(jī)制。算例二主要研究了一個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下的湍流射流燃燒現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)的雷

3、諾數(shù)為23600。DNS結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果非常好，表明我們用DNS方法較為成功地模擬了該實(shí)驗(yàn)。本文還用DNS數(shù)據(jù)分析了該火焰的自發(fā)著火現(xiàn)象，湍流燃燒的瞬態(tài)火焰結(jié)構(gòu)以及湍流火焰的穩(wěn)燃機(jī)理，且都得到了一些比較新穎的結(jié)果.算例三用定量的方法研究了單顆不同直徑的碳粒在不同溫度與來(lái)流速度的空氣作用下的燃燒情況。根據(jù)文中所得的結(jié)論，人們差不多可以定量地確定碳粒的三種燃燒型式(動(dòng)力型、擴(kuò)散型與混合型)與碳粒直徑，來(lái)流空氣的速度與溫度之間的關(guān)系。