·1470. 工程科学学报，第38卷，第10期 2.2模型验证 三级燃烧器的N0,生成体积分数的主次因素及较优 利用开发的模型对该双P型辐射管进行了数值模 水平. 拟，并与相同工况下的实验数据进行了对比，其中壁面 3.1正交试验表格设计与结果分析 平均温度实验值为981.3℃，模拟值为976.1℃，偏差 3.1.1试验方案设计 都在1%以内：N0,排放体积分数依《轧钢工业大气污 本试验的主要目的是探究不同因素对三级燃烧器 染物排放标准》(GB28665一2012)折算成8%含氧量 性能影响的主次及趋势，以及不同因素之间的交互作 下的体积分数值，经分析可知出口NO,排放体积分数 用，选取L6(25)正交表，其中2表示该正交试验因素 实验值为236×10-，模拟值为250.9×10-6，N0,体积 是2水平，16代表正交表有16行（表示试验次数为16 分数的数值计算与实验结果误差最大为6.3%，说明 次)，15代表该正交表列数为15列.选取的因素及水 模型符合实际. 平如表3所示，正交试验表头设计见表4.其中，燃烧 器0mm位置指两回流管中心线的公共切线与主管轴 3仿真结果与分析 线的交点处：喷口间距指二次燃气喷口与燃烧室及三 为了研究结构参数和运行参数对三级燃烧器性 次燃气喷口的距离 能的影响，本文通过建立正交试验方案，考察指标为 3.1.2试验结果 三级燃烧器及辐射管NO,排放体积分数，找出影响 试验结果如表5所示. 表3正交试验因素水平表 Table 3 Factors and levels of the orthogonal test table 因素 水平 A,燃烧器 B,喷口 C,燃气二次 D,空气 E,燃气 F,空气预 G,空气 位置/mm 间距/mm 喷口尺寸/mm 配比 配比 热温度K 系数 1 0 50 2.5 1:9 1:4.5:4.5 873 1.1 2 100 100 5 3:7 3:3.5:3.5 1073 1.2 表4正交试验设计表L16(25)表头设计 Table 4 Table top design of the orthogonal test table 列号12 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 因素分布 A B AxB C AxC BxC D AxD BxD E CxD F 注：第7列为空列，极差分析时可粗略表示误差 表5正交试验结果数据表 Table 5 Results of the orthogonal test 试验号 最高燃烧温度/K 最高壁面温度/K 最低壁面温度/K 热效率/% 出口NO,体积分数106 1 2279.8 1339.7 1261.5 0.65 69.6 2366.0 1343.2 1264.7 0.67 207.5 2441.5 1344.0 1266.5 0.69 89.6 4 2385.9 1334.3 1258.9 0.62 111.8 小 2208.2 1334.2 1257.8 0.62 102.6 6 2368.1 1344.8 1263.8 0.71 313.3 > 2347.7 1350.0 1268.2 0.74 140.8 2243.3 1333.5 1256.6 0.61 69.0 9 2296.2 1353.2 1266.1 0.70 159.1 10 2354.7 1341.0 1256.2 0.62 104.3 11 2202.7 1338.7 1255.9 0.61 61.2 12 2426.6 1353.7 1263.4 0.71 200.6 13 2271.8 1345.4 1266.9 0.70 68.8 14 2316.3 1339.5 1259.8 0.64 150.0 15 2329.7 1337.0 1256.0 0.64 68.2 16 2433.5 1339.4 1265.4 0.70 177.8工程科学学报，第 38 卷，第 10 期 2. 2 模型验证 利用开发的模型对该双 P 型辐射管进行了数值模 拟，并与相同工况下的实验数据进行了对比，其中壁面 平均温度实验值为 981. 3 ℃，模拟值为 976. 1 ℃，偏差 都在 1% 以内; NOx 排放体积分数依《轧钢工业大气污 染物排放标准》( GB 28665—2012) 折算成 8% 含氧量 下的体积分数值，经分析可知出口 NOx 排放体积分数 实验值为 236 × 10 － 6，模拟值为 250. 9 × 10 － 6，NOx 体积 分数的数值计算与实验结果误差最大为 6. 3% ，说明 模型符合实际． 3 仿真结果与分析 为了研究结构参数和运行参数对三级燃烧器性 能的影响，本文通过建立正交试验方案，考察指标为 三级燃烧器及辐射管 NOx 排放体积分数，找出影响 三级燃烧器的 NOx 生成体积分数的主次因素及较优 水平． 3. 1 正交试验表格设计与结果分析 3. 1. 1 试验方案设计 本试验的主要目的是探究不同因素对三级燃烧器 性能影响的主次及趋势，以及不同因素之间的交互作 用，选取 L16 ( 215 ) 正交表，其中 2 表示该正交试验因素 是 2 水平，16 代表正交表有 16 行( 表示试验次数为 16 次) ，15 代表该正交表列数为 15 列． 选取的因素及水 平如表 3 所示，正交试验表头设计见表 4． 其中，燃烧 器 0 mm 位置指两回流管中心线的公共切线与主管轴 线的交点处; 喷口间距指二次燃气喷口与燃烧室及三 次燃气喷口的距离． 3. 1. 2 试验结果 试验结果如表 5 所示． 表 3 正交试验因素水平表 Table 3 Factors and levels of the orthogonal test table 水平 因素 A，燃烧器 位置/mm B，喷口 间距/mm C，燃气二次 喷口尺寸/mm D，空气 配比 E，燃气 配比 F，空气预 热温度/K G，空气 系数 1 0 50 2. 5 1∶ 9 1∶ 4. 5∶ 4. 5 873 1. 1 2 100 100 5 3∶ 7 3∶ 3. 5∶ 3. 5 1073 1. 2 表 4 正交试验设计表 L16( 215 ) 表头设计 Table 4 Table top design of the orthogonal test table 列号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 因素分布 A B A × B C A × C B × C D A × D B × D E C × D F G C × E 注: 第 7 列为空列，极差分析时可粗略表示误差． 表 5 正交试验结果数据表 Table 5 Ｒesults of the orthogonal test 试验号 最高燃烧温度/K 最高壁面温度/K 最低壁面温度/K 热效率/% 出口 NOx 体积分数/10 － 6 1 2279. 8 1339. 7 1261. 5 0. 65 69. 6 2 2366. 0 1343. 2 1264. 7 0. 67 207. 5 3 2441. 5 1344. 0 1266. 5 0. 69 89. 6 4 2385. 9 1334. 3 1258. 9 0. 62 111. 8 5 2208. 2 1334. 2 1257. 8 0. 62 102. 6 6 2368. 1 1344. 8 1263. 8 0. 71 313. 3 7 2347. 7 1350. 0 1268. 2 0. 74 140. 8 8 2243. 3 1333. 5 1256. 6 0. 61 69. 0 9 2296. 2 1353. 2 1266. 1 0. 70 159. 1 10 2354. 7 1341. 0 1256. 2 0. 62 104. 3 11 2202. 7 1338. 7 1255. 9 0. 61 61. 2 12 2426. 6 1353. 7 1263. 4 0. 71 200. 6 13 2271. 8 1345. 4 1266. 9 0. 70 68. 8 14 2316. 3 1339. 5 1259. 8 0. 64 150. 0 15 2329. 7 1337. 0 1256. 0 0. 64 68. 2 16 2433. 5 1339. 4 1265. 4 0. 70 177. 8 · 0741 ·