一、基本概念与基本原理 二、湍流燃烧数值模拟研究状况 三、湍流燃烧模拟的主要模型 四、非预混湍流火焰的数值模拟 五、其他湍流火焰数值模拟的实例 六、湍流燃烧数值模拟的进展

在分析了工业中几种低氧燃烧方式的基础上,将收缩-扩张结构用于燃烧器空气通道,开发出了烟气自循环式低氧燃烧器,同时借助FLUENT软件对燃烧器进行了大量数值模拟研究.结果表明:喉部的负压是烟气卷吸的驱动力,烟气卷吸量随喉部面积的缩小而急剧增多;随着烟气卷吸量的增多,炉膛中氧含量越来越低,火焰高温区向燃烧器偏移,火焰逐渐变短.最后,将烟气自循环式低氧燃烧器用于熔化保温炉进行了实践,取得了预期的效果

设计了一种适合模拟高炉喷煤燃烧的实验装置,满足热风既高温又高速的煤粉喷吹条件,可以模拟氧气高炉条件下的煤粉喷吹.喷吹瞬间流场的数值模拟结果表明,当喷吹气体速度达到最大值时,直吹管气体平均速度为162.35 m·s-1.利用该装置研究了氧气高炉条件下煤粉的燃烧规律.结果表明:煤粉的燃烧率随O/C原子比的增加而增加;在低O/C原子比条件下,煤粉的燃烧率较低,但其增幅比较明显;无烟煤的燃烧率低于烟煤

以首钢迁安2号高炉热风炉为研究对象,采用数值模拟的方法求出不同操作条件下拱顶温度以及燃烧效率,并求得正确表达空气预热温度、煤气流量、空燃比以及煤气成分与拱顶温度和燃烧效率关系的数学模型.该模型在满足拱顶温度约束的条件下,以热风炉燃烧效率为优化目标,得到热风炉的最佳操作模式

利用CFD仿真对首钢1780m3霍戈文内燃式热风炉进行了数值模拟分析,主要研究了空气和煤气混合前在矩形燃烧器中的流动,混合气体在燃烧室的燃烧、含量分布、温度分布、火焰形状以及拱顶的速度分布和温度分布.结果表明:空气喷嘴出口界面和煤气出口截面的流场都存在一定程度的不均匀性;沿燃烧室宽度方向,火焰高度变化剧烈;拱顶出口截面残余极少量的一氧化碳,蓄热室表面烟气速度分布不均,最高温差也很大

对液排渣粉煤燃烧器内气流运动规律和混合过程进行了冷态模拟研究,分析了结构参数和动力参数对流动的影响。试验表明:燃烧室轴向速度可分成6个不同的的区域,存在4个回流区;简单环形挡渣板也能产生环形回流区,在旋风燃烧室设计中可取代锥形缩口挡渣板。最佳参数为:1次风旋流数S1为1.78~2.0;1次风口和2次风口距离L12=(0.75~1.15)D;一次风量为15%~20%

为探究煤粉添加半焦后混合燃料的燃烧性能，通过热重分析研究煤、半焦及其混合物的燃烧过程，得到燃烧特性参数.由于不同温度区间的燃烧反应机理不同，利用分段法对燃烧过程进行动力学分析，对燃烧反应的前、后期分别使用缩核反应模型和缩核内扩散模型进行模拟，从而得到动力学参数.结果显示，随着混合燃料中半焦含量增加，其可燃性指数和燃烧特性指数都减少，燃烧前期活化能由76.79kJ·mol-1增加到92.75kj·mol-1，后期活化能由102.62kJ·mol-1增加到107.94kJ·mol-1.说明半焦的添加会降低混合燃料的燃烧性能.对比不同半焦含量的混合燃料的燃烧特性参数和动力学参数，半焦的质量分数应控制在15%以内最适宜

在冷态模拟实验中,就交叉射流的参数对主变形率的影响进行了研究。增加交角、提高出口动量比和保持两枪之间适当的距离都有利于提高混合效果。对不同类型喷枪的煤粉燃烧率进行了热态模拟实验,发现采用交叉式氧煤双枪和双煤枪可以获得比单枪较高的燃烧率。这表明交叉射流为煤粉在风口前的燃烧提供了良好的传热和传质条件

为了使应用高温低氧燃烧技术的加热炉达到高效节能、低污染物特别是低NOx排放的目的,采用计算机数值模拟优化设计了加热炉的蓄热式燃烧系统,并运用冶金反应工程学方法开发了成套技术.该技术在唐钢高速线材厂的实际应用表明:在热装钢坯条件下单位能耗为0.879 GJ/t,炉子热效率在67%以上,各蓄热室的排烟温度在160℃以下,NOx排放小于40×10-6(体积分数)

1. 研究工作的背景和关键科学问题 2. 时间尺度控制的燃烧过程的模拟和实验研究 3. 柴油机微细喷孔中不稳定空化现象的研究 4. 喷雾场PLIF实验方法的定量标定 5. 结论