(完整版)fluent爐膛仿真教程文檔

1、爐膛仿真過程及其其中的問題 一、（Gambit ）幾何建模部分 1大體尺寸 在本次設(shè)計(jì)中，（實(shí)際標(biāo)高-5=圖中的標(biāo)高）鍋爐的尺寸為：鍋爐高度為 26890mm，寬 度為7570mm，深度為7570mm。 燃燒器的高度為2.105m，最底層的燃燒器低端距冷灰斗距離為 2.1775m。 采用四角切圓（順時(shí)針切圓，假想切圓直徑0.8m）的均等配風(fēng)燃燒方式。 其中一次風(fēng)2 層，二次風(fēng)3層。由低到高燃燒器風(fēng)口布置依次為二、 一、二、一、二。燃燒器寬度為0.4m， 一次風(fēng)口高度 0.2405m，二次風(fēng)口高度 0.352/0.315m，風(fēng)口 間距為 0.21/0.12/0.155m。 2簡化處理 將水冷壁簡

2、化成一個(gè)恒溫平面； 將燃燒器簡化成一個(gè)平面，各次風(fēng)口為平面中的一個(gè)矩形區(qū)域，作為速度入口； 忽略屏式過熱器，將折焰角上方與水平煙道相連結(jié)的平面作為出口（ outflow ）。 3幾何建模過程及網(wǎng)格劃分 為了方便鍋爐的網(wǎng)格劃分， 我們將整個(gè)計(jì)算域劃分為 5個(gè)區(qū)域：冷灰斗下端至燃燒區(qū)域 下端、燃燒區(qū)域、燃燒區(qū)上端至折焰角下端、折焰角區(qū)域、折焰角上端至爐膛出口。 3.1點(diǎn)線面的生成 幾何建模的方法通常可以是自下而上的，即先生成體的各個(gè)點(diǎn)（通過坐標(biāo)確定位置） ； 將生成的點(diǎn)依次連接成線；將線圍成體的各個(gè)面；最后將面組合成一個(gè)實(shí)體。 當(dāng)然建模時(shí)也可以通過設(shè)置實(shí)體（面）的長寬高（長寬）直接生成。 3.2實(shí)

3、體分割 塊的劃分方法如下： 先產(chǎn)生一個(gè)面，并將該面平移至該實(shí)體要切割的位置， split volume選卡中，split with 選擇face （real）,然后選中要切割的實(shí)體（對應(yīng) split volume中的volume）以及用來切割 這個(gè)體的面（對應(yīng)face欄）（注意：在切割時(shí)需要選中 Connected,保證切割產(chǎn)生的兩個(gè)體 之間的面是公共面，而不是兩個(gè)重合的面。因?yàn)楣裁婵梢酝ㄟ^物質(zhì)和能量，而重合的面 不加定義時(shí)是 wall），最后點(diǎn)擊 APPLY確定。 GHJinelry Grunin Irw Face 嚴(yán)|凹 貝I 斜 Face 刮旦1旦111刮 VbliiriB 3 O0

4、Oeale he刪 ftecUngular Face Voliime 3.3網(wǎng)格劃分匚口 OpwaUDH! * TraiatE * Rotate 中中 Reflect ” Scale Vokin Spill Cbordinale Sys. | Jj 3 如叩 I _JCl G*H1 辯Eo 霞 LKM Reset Close ：1ok*nE5 0eal) -i I RBtaln fiin訛岡 F 2onnE：lfij Jj 根據(jù)這種方法，我們可以在 Z方向?qū)⑷紵齾^(qū)分為很多層，方便以后設(shè)置一、二次風(fēng)入 口的邊界條件。同時(shí)，在 xy平面內(nèi)燃燒區(qū)被分為 8份，如圖所示： 網(wǎng)格劃分的最后記結(jié)果如圖所示

5、: 這種網(wǎng)格的特點(diǎn)是：四個(gè)角的地方網(wǎng)格比較密，而中間網(wǎng)格比較稀疏。同時(shí)網(wǎng)格線的方 向與流動(dòng)合速度方向重合度比較高。這樣的網(wǎng)格劃分可以很好的抑制偽擴(kuò)散的發(fā)生。 這種網(wǎng)格的劃分步驟如下： 在將區(qū)域分塊的基礎(chǔ)上對實(shí)體按照線、面、體的順序進(jìn)行依次劃分。 Edge的劃分：為了形成這種對稱的網(wǎng)格，我們需要對 edge進(jìn)行劃分，如圖所示：a Ifm窗他I 址|廠m月|型| 其中，soft link 中，將每條線均分為 原 _I_I_IJ1I a F HcK wltHi links Srifi link Reverse F c rm Uss first- edge 占曰(1口曲石 (irrwlirtn Typ

6、o RUo Applf 口疋1曰口11 Sue匚舊呂切坊日 HSLIIO J _J Double Gid Ml J Spacing . Appl 口盼ull interval fllre oprinriR Mesh J Remove old mesh | I rJFi or H J； i J；ig I u rr:tiiniiis; 采用 ma in tai n形式，Spaci ng選用In terval co unt （劃分?jǐn)?shù)目）。在本設(shè)計(jì) 30份，即ratio為1， interval count為30，其他保持不變。 由于前面對每條邊進(jìn)行了劃分，所以對面的網(wǎng)格劃分就只需要設(shè)置網(wǎng)格 的形式和類

7、型如圖所示： Face的劃分: optrrauun 創(chuàng)両團(tuán)劍 Mesli Fsice Spacing: Apply Dgfmult| p Interval &ize _i I Options: Wwh Remove old mesh _i無;址總辿醫(yī)聖業(yè) 其中，Elements采用Quad形式，Type采用Map形式（映射成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格）。此時(shí)不需 要對Spaci ng進(jìn)行設(shè)置了。 Volume的劃分：對volume的劃分，我們采用 Cooper （制桶）方式。采用這種劃分方 式時(shí)，有一點(diǎn)需要注意，就是上下兩個(gè) Face的網(wǎng)格劃分要完全一樣，也就是說組成 Face的 Edge的劃分也要一

8、樣。如圖所示：Smoother: None 1 1 Mesh Volume Mesh Volumes J sijwwr 肪用h I lanote fl mMinnt 其中，Element采用Hex/Wedge形式。Sources表示需要選擇制桶的上下兩個(gè)面。Interval count表示兩個(gè)面之間劃分的數(shù)目。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)風(fēng)口和墻面的高度進(jìn)行劃分，每個(gè)網(wǎng)格 高度在0.1m左右。 最后依照上面的方法和步驟對燃燒區(qū)的每一層進(jìn)行這樣的網(wǎng)格劃分。 對于除了燃燒器區(qū)的其他區(qū)域的網(wǎng)格劃分，要求就比較低一些了。對我們依舊采用 COOPER的方式對體進(jìn)行劃分。 不過其他地方的 Sources是沿y軸方向的兩

9、個(gè)面(燃燒器區(qū) 域的 sources是沿 z方向的)。 最后的網(wǎng)格為：冷灰斗 30*30*30 ;燃燒器30*30*8* ( 3+2+3+1+3+1+3+2+3)；燃燒器上 端至折焰角：50*50*66 ;折焰角：50*50*16 ;折焰角上方：40*50*40。最后網(wǎng)格數(shù)目大概在 480000個(gè)，其中燃燒器區(qū)域網(wǎng)格為 151200個(gè)。 3.4交接面處的處理 在劃分計(jì)算域的時(shí)候會(huì)涉及到 in terface的設(shè)置。在燃燒區(qū)的上下兩個(gè)端面，我們需要分 別將這個(gè)面與其相重合的那個(gè)面設(shè)置成一對 in terface。因?yàn)槿紵鲄^(qū)與相鄰的兩個(gè)實(shí)體并不 是通過分割而來，是3個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，為了能讓物質(zhì)和能

10、量通過該重合的面， 需要通過設(shè)置 in terface來實(shí)現(xiàn)，如圖所示： Operatiork Specify Baundary Types FLUENT Action: 7 Add * Modify 7 Delete p Delete aJl Name TyPe interfacen INTERFACE Jinterfacel 2 IlMTERFACE 1 ir tF rfacel INTERFACE interface 22 INTERFACE 7 勺 | CJ l t Show lsit) )els Show colors lype: Entity; Latjel face.1B9 二、

11、Flue nt仿真過程 0.網(wǎng)格導(dǎo)入、In terface設(shè)置以及網(wǎng)格檢查 在完成Gambit中的工作后，需要將生成的.msh文件導(dǎo)入到Flue nt中。 0.1網(wǎng)格導(dǎo)入、檢查以及解法器設(shè)置 在General中點(diǎn)擊Check完成網(wǎng)格檢查(網(wǎng)格檢查中不能出現(xiàn)網(wǎng)格體積為負(fù)數(shù)的情況， 否則會(huì)出錯(cuò)，需要重新進(jìn)行稽核建模) 。點(diǎn)擊Report Quality進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量檢查。 在解法器中選擇 PressureBased、Absolute、Steady的情況。 勾選 Gravity， 建立重力場 (z=-9.81m/s2),Type Face Name: VELCCIW INLET 設(shè)置如圖所示：Prob

12、lem SeW eral 0.21 nteface 設(shè)置 點(diǎn)擊 Mesh In terfaces 中的 Create。在 In terface Zone 1 中選擇 in terfacell，在 In terface Zone2 中點(diǎn)選in terface12 , Mesh In terface名稱為in terfacel，點(diǎn)擊 Create設(shè)置完成。按照同樣的方 法設(shè)置interface2，如圖所示： ieneral Models Materials Phas&s Mesh 寶 _ Chetk Display Solver Type o Pressure-Based Density

13、-ased -jme o Steady Transierit JI Gravity Report Quality VelonTY Formuh tion Q Absolute Relative Grawita tional Accel action 1燃料及邊界條件參數(shù)確定 1.1燃料特性及風(fēng)煤計(jì)算 1.1.1燃料計(jì)算 工況 符號 單位 3#T-01 7#T-01 8#T-01 適用標(biāo)準(zhǔn) 全水分 Mt % 9.1 8.7 8.2 GB/T211-2007 空氣干燥基水分 Mad % 2.53 1.82 2.17 收到基灰分 Aar % 27.87 33.22 36.39 GB/T212-200

14、8 干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf % 41.01 44.00 39.92 收到基碳 Car % 51.36 47.50 45.49 收到基氫 Har % 3.49 3.43 3.09 DL/T568-1995 收到基氮 Nar % 0.82 0.76 0.72 收到基氧 Oar % 6.67 6.17 5.86 全硫 S,ar % 0.69 0.22 0.25 GB/T214-2007 收到基咼位發(fā)熱量 Qgr,v,ar MJ/kg 20.48 19.18 18.19 GB/T 213-2008 收到基低位發(fā)熱量 Qn et,v,ar MJ/kg 19.55 18.27 17.36 根據(jù)表格，我

15、們將元素分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成干燥無灰基的揮發(fā)分的元素組成。 由 于 干 燥 無 灰 基無水、無灰，故剩下的成分不受水分和灰分的影響，是表示碳、氫、氧、氮、硫成分百分 函數(shù)最穩(wěn)定額基準(zhǔn)，所以通常選擇轉(zhuǎn)換為干燥無灰基來計(jì)算。 各種煤不同分析基之間的換算公式為 X= ? X? 其中，Xo, X分別為某成分原基準(zhǔn)與新基準(zhǔn)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)， % ; K為換算系數(shù)。 收到基與干燥無灰基之間的換算系數(shù)為 100 K = _ PDF中工業(yè)分析分析組分 組分 V FC A M 組分分?jǐn)?shù) 0.2212 0.3329 0.3639 0.082 1.1.2風(fēng)煤計(jì)算 鍋爐實(shí)際燃煤量 t/h 26.015 設(shè)計(jì)值 一次風(fēng)流速 m/

16、s 24.3 :設(shè)計(jì)值 一次風(fēng)份額 % 28.28 設(shè)計(jì)值 一次風(fēng)溫 K 303 溫風(fēng)份額 % 64.09 r設(shè)計(jì)值 二次風(fēng)溫 K 600 丿元糸 C H O N 元素組成 0.820971 0.055766 0.105757 0.017506 一次風(fēng)口面積 m2 4*0.1924 二次風(fēng)口面積 m2 4*0.4075 注：由于不知道乏氣送粉的位置， 將乏氣份額歸并到二次風(fēng)中， 即二次風(fēng)份額為 71.72%。 根據(jù)克拉伯龍方程PV= nRT和表格數(shù)據(jù)可知： 標(biāo)況下一次風(fēng)速？?= ? 再根據(jù)一、二次風(fēng)的份額和面積可以得到： 二次風(fēng)速？?= ?二、一次風(fēng)份額之比 ？ 一、二次風(fēng)口面積之比 =? 根

17、據(jù)克拉伯龍方程可知： 實(shí)際二次風(fēng)速？?= ?.? 根據(jù)煤量，可以知道每個(gè)一次風(fēng)口煤的質(zhì)量流量： ?coal= ?/? ?= ? 根據(jù)切圓直徑和爐膛尺寸可以知道風(fēng)煤的入口方向： 夾角 B =40.55 ; cos 0 =0.76; sin 0 =0.65. 1.2邊界條件設(shè)置 現(xiàn)以一次風(fēng)pall為例，介紹對流場數(shù)據(jù)的設(shè)置。 在Flue nt中Bou ndary Con ditio ns 菜單下找到pall項(xiàng)目，如圖所示。然后這個(gè)風(fēng)口進(jìn) 行設(shè)置。 旳Un Gr-nerrid Pocdds dm Cl 亡 TbCLRs Fesh IntsBKJEE 2 電 rmnce 芒 LAzon SdubETI

18、 ME-*HbZ!5 SLIJLCXI Cciltr Ji MttnrtoTI srljhon : Caciisha- Artrbes RJ-I Caislhlm Grephsrg ad P&ts Rsjcrfe 點(diǎn)擊Edit進(jìn)入設(shè)置頁面，如圖所示。2md-t：-s Hound m ry Cdncflitiani ?nn? &：*. _ | Ctxv. PiAa . PiraniCui. .利 FTrorEFW, HT 肪!: EAfi 在 Velocity Specificati on Method 選項(xiàng)中選擇 Mag nitude and Directi on （速度大小和

19、方向）； 在 Velocity Magnitude 中填入 24.3m/s ; 在Coordinate System 中選擇Cartesian （X,Y,Z笛卡爾直角坐標(biāo)系，然后在下面依次填 入流體流動(dòng)的方向（X軸為-si n40.55 ，Y軸為-cos40.55 ）。在第一象限的風(fēng)口方向?yàn)?（-sin40.55 ，-cos40.55 ）；在第二象限的為（cos40.55 ，-sin40.55 ）；第三象限的為 （si n40.55 ，cos40.55 ）；第四象限的為（-cos40.55 ，si n40.55 ）。 在設(shè)置湍流參數(shù)時(shí)，我們選用Intensity and Hydraulic D

20、iameter （湍流強(qiáng)度和水力直徑） 方式。湍流強(qiáng)度I我們設(shè)置成10%，為強(qiáng)湍流狀態(tài)，水力直徑D的設(shè)置根據(jù)公式D= 4?7?設(shè) 置成0.3m （二次風(fēng)口的水力直徑為 0.374m/0.352m ）。 在 Species 選卡中將 Mean Mixture Fraction 設(shè)置為 0 （氧化劑入口）， Mixture Fraction Variance設(shè)置為0，如圖所示。 12 V?lority Inlet Eon 亡 Nans | panMoflienturiri | Therrial | Fladiatiw Species | | Multiphase | JDS Mixture Fra

21、ction VariiGC g unsuni OK Cancel HeJp 在DPM選卡中將 DP BC Type設(shè)置成reflect （反射） Mean Mxfajre Fi口BQ廠 conunt Probtem Setup General Materials Phases 匚ei Zone Sidi bons 0 Visccus Model Models Models MJtiphase -Off Energy _ On Viscous - Standard kne. Standardl Wall Fn Model Invisod (j Laminar Spalart-Allnwras (

22、Leqn) o - k-epsilon( (2 eqn) k-gmega (2 eqnj Transition k-ld-Qinega (3eqn) Trarisitiori 玉盯4 eqn) Revnold? Strtss (7 tqri) Scale-Adaptive Siinulation SAS 1 Detached Eddy Sirrulation 西) Large Eddy SiinulabDn 0_E5 k-epsilon Model a Standard ORNG -Realizabte ear-WaJl Treatment Standard /all Functions Sc

23、alable Wall Functinns Non-Equilibriurn Wall Functions Enhanced /aII TrEatment User-Defined Wall Functons Options UisccLis Heatng Full Buoyancy Effects Curvature Correction OK Cancel 2.2氣相湍流燃燒模型 模擬氣相湍流燃燒過程的關(guān)鍵在于如何?；牧魅紵磻?yīng)率。針對擴(kuò)撒火焰的模型有 其他設(shè)置保持不變。 依照上面的方法，可以完成對 PA和SA流場參數(shù)設(shè)置。 2與流動(dòng)和燃燒相關(guān)的模型設(shè)置 在Flue nt中我們打開 Mo

24、dels選項(xiàng)。在中意菜單中，我們可以設(shè)置包括流動(dòng)、傳熱、燃 燒等方面的模型。 2.1.氣相流動(dòng)模型 本文采用標(biāo)準(zhǔn)k-e雙方程湍流流動(dòng)模型，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)處理近壁面的流動(dòng)問題, 其中的流動(dòng)參數(shù)保持默認(rèn)參數(shù)。其設(shè)置如下： Model Corstsnte 匚rru TKE Prandti Murrber J&er 也色fined Functions TlirblJEnt Vl5CDSit7 none Prandtl and Sdimidt Numbers k-g模型，混合數(shù)-概率密度函數(shù)模型。 為了減少計(jì)算量，采用但混合數(shù) PDF模型。對于煤粉燃燒，我們在 Models-Species

25、 中選用Non -Premixed Combustion （非預(yù)混燃燒）模型，然后再彈出的菜單中進(jìn)行相關(guān)的參 數(shù)設(shè)置，如圖所示。 Species Model Inlet Diffusion 匚 CofnpresEibiity Effects DILUENT lfhjentflueri tl40,0；cpropepdaitB thermo .db 在 PDF Table Creation 欄目中點(diǎn)擊 Chemistry 選卡。在 State Relation 中選擇 Equilibrium （化學(xué)平衡法），Energy Treatment 中選擇 Non-Adiabatic （非絕熱）形式， S

26、tream Options 選擇 Empirical Fuel Stream （經(jīng)驗(yàn)燃料流）。 點(diǎn)擊Coal Calculator會(huì)彈出對燃料特性進(jìn)行設(shè)置的對話框，根據(jù)燃料特性表的中數(shù)據(jù)， 可以設(shè)置完燃料工業(yè)分析和元素分析的參數(shù)。其中物料的名稱為 coal-particle ， HCV為 1.819e+07j/kg，其他的保持默認(rèn)數(shù)值， 點(diǎn)擊Apply和OK確認(rèn)，我們可以看到 Model Settings 中的數(shù)據(jù)發(fā)生了相應(yīng)的變化。如圖所示。Modsl PDF Options PDF Table Cr&alan Chemistry | Eoundary Control Hamelet

27、| Table | PremixEd State delation Energy Treatment Stream Options 9 Lquttixim Adiabatic Secondary Stream Steady Flametet Uhsteaciv Flaimdet Diesel Unsteady FlamcSct 9 Mon-Adiat3ti; J Empirical =uel Slream Coisl CokuhtoTn OK Appiy | Cancel Help Off Species Transport Nnn-Prpnn pri Crwnhi istinn Premix

28、es Ccmbustior Partially Premixed CombustiQn Cwnpositior PDF Transport Model Settings TherrnodynaTic Database File Settings Coal Partide Material Name 衛(wèi)對氣由閔豐 Coal As-ReceivedHCV (j/ltg) l,319e-HJ7 I * I _血畫 問 點(diǎn)擊Boundary選卡將燃料溫度設(shè)置為 303K，氧化劑的溫度設(shè)置為 600K。 點(diǎn)擊Table選卡中的Calculate PDF Table進(jìn)行燃燒的計(jì)算。計(jì)算完成后，我們可以點(diǎn)擊

29、 Display PDF Table查看關(guān)于煤粉燃燒的數(shù)據(jù)，如圖所示。 口匚gl Calcu lator Proxrna te Arslyais Ultimate Analysis Mechanism _, Ed*n5Mhr Mucteh RM Uwpnui Dff Krtvir QI SMtlH N4i 計(jì)算結(jié)果顯示燃燒形成的成分有 20種，點(diǎn)擊Control選卡可以查看成分名稱，如圖所 匚hemistrY | Boundary Sntrol Frpelet | Table Premixed | Spedes Exduded from Equilibrium Spedes List Avai

30、aWe Species 設(shè)置完成后點(diǎn)擊 Apply和OK。同時(shí)我們可以看出 Models中的 Non- Premixed Combusti on 模型。 2.3煤粉燃燒模型 煤粉燃燒可分為煤粉預(yù)熱、揮發(fā)分析出和燃燒過程、焦炭燃燒等過程。 在本設(shè)計(jì)中，揮發(fā)分析出模型采用單速率析出模型，焦炭燃燒模型選用擴(kuò)散 模型。 在Flue nt中首先需要對煤粉顆粒的噴射進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。 在Models菜單中點(diǎn)擊 Discrete Phase，彈出對話框，如圖所示。示。 Species 變成了 -動(dòng)力控制 Species Discrete Phaseodel Diteraction_ Partide Treat

31、ment J Interaction viitfi CDntinjJOLis Phase Update DPM Sources Every Flow Herat on Number of Continuous Phase 口 IJ Iterations per DPM Iteratiorr 叵) Tracking ph/sical Models | LJDF IMumerks Parallel | Trackrig Paraineters Drag Parameters Mai. Number of Steps Drag Lm四 阿| spherical V| Specify Length S

32、cale Length 5cale (mJ 0,01 在 In teractio n 中勾選 In teract ion with Continu ous Phase 真時(shí)候需要先建立無顆粒相的流場，即在仿真開始時(shí)不勾該選項(xiàng)） 在 Trackking 選項(xiàng)中，Max. Number of Steps 設(shè)置為 3000，勾選 Specify Length Scale ， 其中，Length Scale 設(shè)置為 0.01m ； 在Physical Models選項(xiàng)和Numerics選項(xiàng)中的參數(shù)和選項(xiàng)均為默認(rèn)設(shè)置。 為了讓煤粉能夠噴射入爐膛， 我們需要進(jìn)行對顆粒相的設(shè)置， 點(diǎn)擊Discrete Ph

33、ase Model 中的Injections彈出對話框，如圖所示。Unsteady Prtide Tracking DEM Cclltsi ns C ancel （對連續(xù)相的影響，但是在仿 。 點(diǎn)擊Create對煤粉顆粒進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。以某一次風(fēng)口進(jìn)入的煤粉為例，如圖所示。 在Injection Type 中選擇surface，然后在 Release From Surface中選擇相應(yīng)的煤粉噴射 地點(diǎn)。 在 Particle Type 中勾選 Combusting （燃燒）。 在設(shè)置Diameter Distribution 時(shí)，可以選擇 uniform （均勻）形式，當(dāng)然最好選擇 rosin

34、-rammler 形式。 在Point Properties中設(shè)置好速度方向（與空氣速度矢量一致） 、顆粒直徑（1e-06m ）、 顆粒溫度（303K ）、質(zhì)量流量（0.903kg/s ）等參數(shù)； 在 Turbulent Dispersion 中的 Stochastic Tracking 選擇 Discrete Random Walk Model （隨 機(jī)軌道模型），如圖所示。 依照上述方法對其他的煤粉噴射源進(jìn)行參數(shù)和模型的設(shè)置選擇。 煤粉噴射設(shè)置完后可以發(fā)現(xiàn) Models-Materials選卡中多了 Combusting Particle （coal-particle ） 一項(xiàng)。接下來我們

35、對這個(gè)成分進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，如圖所示。 在彈出的對話框中的 Properties中設(shè)置 Devolatilization Model （揮發(fā)分析出模型）為 single-rate （單速率）；同 時(shí)設(shè)置 Combustion Model （焦炭燃燒模型）為 kinetic/diffusion -limited （擴(kuò)散-動(dòng)力控制）； 對于該顆粒相的其他物性參數(shù)保持默認(rèn)參數(shù)。 2.3輻射傳熱模型 爐內(nèi)的能量主要通過輻射的形式進(jìn)行傳遞。 Flue nt軟件提供了多種輻射模型，在本設(shè)計(jì) 中，我們選用P1模型，如圖所示。 在Model中點(diǎn)選 P1即可。KI Create1/Ed it Maleriali C

36、hance/CreatE Del止 P1模型考慮了輻射散射作用，更適用于光學(xué)厚度較厚以及幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的燃燒設(shè)備。 但是該模型也有缺點(diǎn)，包括對來自內(nèi)部熱源的輻射熱通量有過高估計(jì)的趨勢等。 在選用P1模型后，Models中Energy選卡自動(dòng)開啟。 2.4邊界條件的設(shè)置 在 Boundary Conditions 中設(shè)置 Supersonic/lnitial Gauge Pressure 為 Opascal ; 次風(fēng) 入口溫度為 303K ;二次風(fēng)入口溫度為 600K ； DP BC Type為reflect。 墻壁為固定無滑移壁面；熱力條件為很穩(wěn)壁面 600K，內(nèi)部發(fā)射率為1,壁厚及生熱率 均為

37、0;壁面材料為Al (鋁)；DPM邊界條件數(shù)類型 BC Type為reflect o其他保持默認(rèn)設(shè)置。 出口邊界條件設(shè)置為 outflow，保持默認(rèn)設(shè)置。 3求解過程(Solution ) 3.1Solution Methods 點(diǎn)選 Solution-Solution Methods 。 壓力-速度耦合采用SIMPLE格式； 空間離散方法中，梯度采用格林 -高斯單元法(Green-Gauss Cell Based)； 壓力采用Standard方法； 其他均采用二階迎風(fēng)格式( Seco nd Order Upwi nd )。 De fault 3.2Solution Initializatio

38、n 初始化方法采用 Standard Initialization方法; Problem Setup General Models Materials Phases Cell Zone Conditions Interfaces Dynamic Mh Refersnee Valuts Sdutisn ilution Method： Soluticm Controls Monitors Solution Iniahatiori ClojIstiQn Gravities Run Calaulation Requite Graphks and An knatioris Plots Retxjrts

39、Solution MHhod Pressure Velocity Coupling Scherrs SIMPLE Spa ba I Discretization Gradient Greri-Gauss 匚EII Pressure Standard Mcynentum Sscord Order g內(nèi)ind Turbu lent Kinetic Erer Second Order Upwind hjrixikrt Dissipsticn Rabe Second Order Ltpind Transient Formulaban Men-Iterative Time Advancement Fro

40、zen Flux Formijldtion Pseud? Transient Hrgh Order T rmRelatian 邙叭 初始溫度為600K ；其他保持默認(rèn)參數(shù)和設(shè)置，點(diǎn)擊 Initialize完成初始化，如圖所示: elution IniticiliTaljcbn CafcUton Artiste? Run Calculation Resd t5 Graphics and Anrnatiars Plats Reports Tempera tue (Ic) Im Mean Mixture Fractiori Mixture Fraction Variance jrtfafcE- Re

41、set Patdi.*, Re5et DPM Sources 3.3求解 在求解時(shí)，需要先建立連續(xù)相的流場，然后再加入顆粒相耦合修正流場，即在開始時(shí) Models-Discrete Phase 中不勾選 In teraction with Co ntin uous Phase，迭代 100 步先建立連續(xù) 相流場； 迭代完成后，勾選In teraction with Co ntin uous Phase,其他保持默認(rèn)設(shè)置，然后進(jìn)行迭 代，如圖所示：Problem Seiup General Solution Initialization Ir ticlizstion Methods Htrnd

42、Initiaiization Q Standard Initiali catjon 口 Relative to Cell Zone 島 bsaluizE r tic Values 2 Velocity m/s) FLeset Statistic Compute from Refierence Frame Turbulent Knetic Energy (“2/Turbulent Diipation Ratio (m2/53) J Intjeraction witii Continuous Phee Update DPM Sources Every Flow Herat on Number of

43、 Continuous Phase IJ IterationE per DPM Iteratiorr 卜 I Traddng ph/sical Models | LJDF Numerks Parallel | Trackrig Paraineters Drag Parameters Mai. Number of Steps Drag Lain! 3000 匕 1 | spherical 了 Specify Length Scale Length 5cale (mj 0,01 三、仿真結(jié)果中出現(xiàn)的問題 在迭代步數(shù)為2670步基礎(chǔ)上的仿真結(jié)果 1爐膛內(nèi)切圓直徑與假想切圓直徑相差不大，說明有可能迭代

44、步數(shù)不夠，如圖所示: 2在燃燒器上端至出口的區(qū)域內(nèi)，溫度變化不大，所散點(diǎn)圖所示:Discrete Phase Model Interattion Partide T reatment Unsteady Particle Tracking OK DEM SlIisioriE Moy 12t 2013 AN SS FLUE MT 114.0 pt： ns. pJ170, SkB) 3.現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)顯示乙側(cè)溫度都高于甲側(cè)溫度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明是順時(shí)針切圓；但在仿真 中采用順時(shí)針切圓，結(jié)果卻是乙側(cè)溫度低于甲側(cè)溫度，標(biāo)高 24.2m處溫度情況如圖所示: firea L?tighted flver-iigc

45、Static Tcnperaturc jiaceBX 1516.599 jiaRpfl .Fl 訂笊膵 jicpl.? 1S5B用日1% jiacel ,fi 15&1.AR3 jjiiceO. 1512.3743 jicrG.fl isar.assi yicir 1.2 15*_94D7 jicrl.A 1SA1.S07li Nt*l 1EH1.3439 I- 標(biāo)高27.5m處溫度情況如圖所示: 4各標(biāo)高所在平面溫度等值圖 4.1下二次風(fēng)3JL44U 1AEb1(P zic.tc igmmi 訓(xùn)it 1 ifh44D A. IIEbl-03 COlltQ K PMfts m： McT

46、em已碩傳 Area-Weighted Average Static Tenperature W jiace22-5-0-U 1496.9027 jlace22-5-0-8 151B-295 j 1日 c e 22 -5-1 -2 152&.8817 jlace22.&-1_6 1535.1223 J|lGe22.5-0-4 1495.1069 jice 22.5-0-8 1516.7907 H1CP22-5-1 -2 1525.8833 ice225-l 1535.2=98 I g+d* gY 1 ng 1 fuHT 皿皿 1 J Kddn 1 旳任 1 衛(wèi) 1. 險(xiǎn) *O

47、infrw? 4HL P砂業(yè) niw4S Em皿 rsg rw* E 皿吃 QonTfiijtn M 5Mir pmjrnffUrf 血 W13 2CO ANSYS FLuewr n.od.R 晌幗 Q 占詢 4.2下一次風(fēng) I LO-4-Z? 陽皿 1.1*4 MB 1 JAM 45 1 燉.値 1.kiE 1XD& 1 i.* tflkiO 血 i -But -H4-S! 如儘 匸 F4醫(yī) e-3K+4H 5.K3r+E 海 沖 區(qū) mh+G ( -. 4.3中二次風(fēng) HCL NW13 2013 ANSYSFLUE 酥 H-OOd.Pbn 旺 pdQU.s-e) 19WQ I曄 Y

48、 伽 UD 1JH4-E& l-n-ET UC ciE UMM& i ir *g i屁* UFciC 1 -u+4E! d.心 乩些4任 5JISHS rtE QOHTfiUfft Ml SMIl F (的 NOVI 7 2CU ANSYSFLUBMTH.QOd.Rb 審 pdQU.5-0) ) 4.4上一次風(fēng) MW13 2013 ANSVSFLUE町 H-OfSd.Pb叫 pdCQ.s-e) I + I.T-h-MZ 1jfet4 UFklE 1 iiA+C 1.城畑 48 1A-H& I iirmr UlktC PfctE g 催 已皿 9 IJBi-HZ! 1Ai

49、tiE uthie 4+0& i 重 g L*低 込 IB 4 岳 b4CS 2 亦 CJftlCE 窯嗎 H 広 rsa4m T. 口任 SKJ： Ete-HS Novi i, 2013 茁JSYS FUEhT 14-0 fSd.pbw. pdQD.呂詢ZDkv-i-E? I 3* *57 訝譏 儒豎皿 QUL 1 f 誓 E.- ITtHT 1*皿 l.tMMB I It* HP :=dn-HE 尋丘任 THT EHE 4.5上二次風(fēng) 4.6標(biāo)高24.2處溫度 Gonmurs M 呂mrpanj(lh QonToiirs M 3fmr *巧rn壯nartirf (kj 1U4C.

50、I 冊 k 1.4IIU.* 1,bHl42& JO /1 ?r io WSS F-UEMF HJQgpbn, p曲0,彌 X= -1.685 處 Y坐標(biāo)(m) 溫度(K) -3.785 600 -3.6336 1449.03 -3.4822 1511.38 -3.3308 1522.37 -3.1794 1530.99 -3.028 1538.02 -2.8766 1543.94 -2.7252 1549 -2.5738 1553.35 -2.4224 1557.08 -2.271 1560.24 -2.1196 1562.91 -1.9682 1565.17 -1.8168 1567.08 -1.6654 1568.69 -1.514 1570.07 -1.3626 1571.25 -1.2112 1572.24 -1.0598 1573.07 -0.9084 1573.77 -0.757 1574.35 -0.6056 1574.83 -0.4542 1575.22 -0.3028 1575.52 -0.1514 1575.75 -7.35393e-18 1575.91