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        共軸同向旋流燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)影響的數(shù)值模擬

        2014-08-28 14:19:48劉曉峰賈建華
        科技與創(chuàng)新 2014年12期
        關(guān)鍵詞:數(shù)值模擬流場(chǎng)

        劉曉峰+賈建華

        摘 要:以旋流燃燒器為對(duì)象,利用數(shù)值模擬方法研究回流區(qū)內(nèi)部多個(gè)旋流的存在和旋流燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響,給出了相應(yīng)的流場(chǎng)分布和回流區(qū)模擬結(jié)果,以期為今后燃燒器的改進(jìn)和相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供參考。

        關(guān)鍵詞:旋流燃燒器;數(shù)值模擬;回流區(qū);擴(kuò)口長(zhǎng)度;流場(chǎng)

        中圖分類號(hào):TK223.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-6835(2014)12-0118-02

        在旋流燃燒器設(shè)計(jì)中,形成較大范圍的高溫回流區(qū),強(qiáng)化燃料的著火和燃燒、加速燃料和空氣的混合對(duì)穩(wěn)定燃燒非常重要?;亓鲄^(qū)的特性受燃燒器幾何結(jié)構(gòu)的影響,所以,研究燃燒器回流區(qū)的內(nèi)部流場(chǎng)分布和燃燒器的幾何參數(shù)對(duì)它的影響是十分必要的。利用數(shù)值模擬的方法不但便于研究,還可以有效降低實(shí)驗(yàn)成本,并預(yù)測(cè)流場(chǎng)變化,指導(dǎo)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。

        1 數(shù)學(xué)模型

        以某油田注汽鍋爐共軸同向旋流燃燒器為研究對(duì)象,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,中心為燃料噴槍,一、二次風(fēng)管出口布置有軸向葉片,一次風(fēng)管內(nèi)徑和外徑分別為133 mm、346.63 mm,二次風(fēng)管外徑為585 mm,出口采用擴(kuò)錐,擴(kuò)錐角度為40°。本文研究的一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5 L,同時(shí),分析一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為L(zhǎng)和2L這兩種情況時(shí),冷態(tài)流場(chǎng)回流區(qū)的特性。

        計(jì)算用通用微分方程如下:

        采用軸對(duì)稱有旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)方程式(此時(shí),雖然 ,但

        2 計(jì)算結(jié)果及分析

        2.1 回流區(qū)的成因和結(jié)構(gòu)

        在一次風(fēng)管出口,鑒于一次風(fēng)的流出及其徑向運(yùn)動(dòng),原來(lái)停滯在燃料噴口的流體受卷吸而離開(kāi),在噴口前形成真空區(qū)。根據(jù)流體的連續(xù)性介質(zhì)進(jìn)行假設(shè),如果外圍流體沿軸線迅速補(bǔ)進(jìn),在到達(dá)噴口時(shí),受一次風(fēng)牽引作用而改變方向,在此位置開(kāi)擴(kuò)口,與速度更高的二次風(fēng)相遇,一次風(fēng)受卷吸與二次風(fēng)融合后發(fā)生擴(kuò)展,同時(shí),由于射流本身的旋轉(zhuǎn)離心作用,增強(qiáng)了

        離心趨勢(shì),使射流中心流體離開(kāi)了軸心位置,形成負(fù)壓。外部氣流在壓力梯度的作用下沿軸線回流,當(dāng)回流至一定位置,一次風(fēng)提供給流體的動(dòng)量足以克服逆向壓力梯度時(shí),回流流體便會(huì)改變速度方向,隨一次風(fēng)運(yùn)動(dòng),形成二次回流,這是一、二次風(fēng)共同作用的結(jié)果。在熱態(tài)燃燒時(shí),初次回流可以卷吸一部分熱煙氣,對(duì)燃料進(jìn)行初次加熱,此后,二次回流將燃料和高溫?zé)煔膺M(jìn)一步混合,實(shí)現(xiàn)再次加熱,這種流場(chǎng)布局可以有效保證著火和穩(wěn)燃。

        2.2 燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響

        考慮旋流燃燒器幾何尺寸的影響,例如擴(kuò)口長(zhǎng)度,計(jì)算了一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L這三種情況。其回流區(qū)形狀變化如圖3所示。

        從數(shù)值模擬結(jié)果可見(jiàn),擴(kuò)口長(zhǎng)度增大,回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,相應(yīng)的回流量會(huì)加大。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,同一截面最大風(fēng)速點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離中心軸線,這說(shuō)明旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)展角在增大,卷吸能力在加強(qiáng)。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)橐淮物L(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度決定了一、二次風(fēng)的混合點(diǎn),當(dāng)二者遭遇時(shí),會(huì)發(fā)生動(dòng)量交換。當(dāng)擴(kuò)口較短時(shí),一次風(fēng)會(huì)很快與二次風(fēng)混合,混合后的一、二次風(fēng)動(dòng)量克服了回流中心的壓力,使混合流體盡快擴(kuò)展,在垂直軸線方向體現(xiàn)為射流邊界擴(kuò)大和回流區(qū)封閉,形成了短而窄的回流區(qū)。隨著擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,一、二次風(fēng)在匯合時(shí)的速度都在衰減,動(dòng)量在減小,克服逆壓梯度需要的時(shí)間和動(dòng)量積累相應(yīng)增加,使回流區(qū)前滯止點(diǎn)逐漸后移,擴(kuò)大了回流區(qū)。但是,擴(kuò)口長(zhǎng)度在達(dá)到L以后,繼續(xù)加長(zhǎng)擴(kuò)口對(duì)回流區(qū)的增長(zhǎng)收效不大,這可能是受流體動(dòng)量有限性的影響,其克服壓力形成封閉的能力存在上限。由此可見(jiàn),通過(guò)改變擴(kuò)口長(zhǎng)度來(lái)擴(kuò)大回流區(qū)保證燃燒時(shí),要考慮選取一個(gè)適當(dāng)值。

        不同的擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)內(nèi)部有不同的影響,從擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L時(shí)的流場(chǎng)圖中可以發(fā)現(xiàn),初次回流是普遍存在

        的現(xiàn)象,它的存在可以實(shí)現(xiàn)燃料和一次風(fēng)的預(yù)熱,而在此過(guò)程中,有必要進(jìn)一步探討其對(duì)穩(wěn)燃的影響。另外,當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度增加時(shí),回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜化,二次回流位置逐漸向前發(fā)展,渦管截面不再平行于對(duì)稱軸,呈現(xiàn)收縮趨勢(shì)。當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí),在其他兩種情況所具有的一、二次回流之間又發(fā)生了一次回流,而且在軸線位置出現(xiàn)了正向旋流區(qū),發(fā)生軸向速度正值。對(duì)此進(jìn)行分析認(rèn)為,二次回流渦管的收縮是由于二次風(fēng)的擴(kuò)展壓制其擴(kuò)大,從而形成收縮。對(duì)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí)的中間回流來(lái)說(shuō),其成因是因?yàn)閿U(kuò)口的加長(zhǎng)延遲了一、二次風(fēng)的混合,所以,一次風(fēng)的擴(kuò)展和徑向運(yùn)動(dòng)是造成中間回流的主要原因。從圖5中可以發(fā)現(xiàn),該回流區(qū)存在于一次風(fēng)擴(kuò)展段內(nèi),并未受二次風(fēng)的影響。對(duì)正向旋流的生成來(lái)說(shuō),由于其處于中間回流和二次回流之間,2個(gè)旋流外圍流體的流動(dòng)方向相同,均與軸向相反,誘使中心流體產(chǎn)生同向的流動(dòng)。對(duì)二次回流旋渦而言,其流體的回流抽吸作用在軸向正方向上產(chǎn)生負(fù)壓,中間流體在壓力梯度作用下迅速填補(bǔ)真空,產(chǎn)生了正向旋流。這個(gè)旋流的存在使回流區(qū)的流場(chǎng)變得更加復(fù)雜,在熱態(tài)條件下,該處旋流仍然起到加強(qiáng)高溫?zé)煔夂腿剂匣旌系淖饔?,只不過(guò)不再是回流而已。

        不同的燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度使其回流區(qū)尺寸和內(nèi)部流場(chǎng)均發(fā)生了變化,其共性是回流區(qū)隨擴(kuò)口長(zhǎng)度的增大而增大,回流區(qū)內(nèi)部至少有兩次回流,分別為初次回流和二次回流。當(dāng)擴(kuò)口繼續(xù)增大時(shí),回流區(qū)增大的不明顯,內(nèi)部將出現(xiàn)中間回流,甚至是中心的正向旋流。從這個(gè)意義說(shuō),回流區(qū)僅僅只是個(gè)廣義的概念,并不能代表在其范圍內(nèi)真實(shí)流體的運(yùn)動(dòng)特性。

        3 結(jié)論

        共軸同向旋流燃燒器是一種普遍使用的燃燒器,它可以保證熱態(tài)時(shí)的高效穩(wěn)燃和燃料加熱。本文通過(guò)數(shù)值模擬,分析了這種燃燒器回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性——存在多級(jí)回流的現(xiàn)象,從熱量有效傳遞的角度而言,這種回流形式可以減少高低溫傳熱損失,是有利于穩(wěn)燃和換熱的。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,內(nèi)部回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,回流量加大,內(nèi)部旋流多元化。在實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以考慮采用長(zhǎng)的擴(kuò)口,但是,這種增長(zhǎng)是有一個(gè)適當(dāng)值的。

        參考文獻(xiàn)

        [1]馮俊凱,沈幼庭.鍋爐原理及設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1992.

        [2]馬貴陽(yáng),解茂昭.用RNGκ-ε模型計(jì)算內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)[J].燃燒科學(xué)與技術(shù),2002(08).

        [3]岑可法,樊建人.工程氣固多相流動(dòng)的理論及計(jì)算[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,1990.

        [4]吳望一.流體力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,1982.

        〔編輯:白潔〕

        摘 要:以旋流燃燒器為對(duì)象,利用數(shù)值模擬方法研究回流區(qū)內(nèi)部多個(gè)旋流的存在和旋流燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響,給出了相應(yīng)的流場(chǎng)分布和回流區(qū)模擬結(jié)果,以期為今后燃燒器的改進(jìn)和相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供參考。

        關(guān)鍵詞:旋流燃燒器;數(shù)值模擬;回流區(qū);擴(kuò)口長(zhǎng)度;流場(chǎng)

        中圖分類號(hào):TK223.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-6835(2014)12-0118-02

        在旋流燃燒器設(shè)計(jì)中,形成較大范圍的高溫回流區(qū),強(qiáng)化燃料的著火和燃燒、加速燃料和空氣的混合對(duì)穩(wěn)定燃燒非常重要?;亓鲄^(qū)的特性受燃燒器幾何結(jié)構(gòu)的影響,所以,研究燃燒器回流區(qū)的內(nèi)部流場(chǎng)分布和燃燒器的幾何參數(shù)對(duì)它的影響是十分必要的。利用數(shù)值模擬的方法不但便于研究,還可以有效降低實(shí)驗(yàn)成本,并預(yù)測(cè)流場(chǎng)變化,指導(dǎo)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。

        1 數(shù)學(xué)模型

        以某油田注汽鍋爐共軸同向旋流燃燒器為研究對(duì)象,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,中心為燃料噴槍,一、二次風(fēng)管出口布置有軸向葉片,一次風(fēng)管內(nèi)徑和外徑分別為133 mm、346.63 mm,二次風(fēng)管外徑為585 mm,出口采用擴(kuò)錐,擴(kuò)錐角度為40°。本文研究的一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5 L,同時(shí),分析一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為L(zhǎng)和2L這兩種情況時(shí),冷態(tài)流場(chǎng)回流區(qū)的特性。

        計(jì)算用通用微分方程如下:

        采用軸對(duì)稱有旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)方程式(此時(shí),雖然 ,但

        2 計(jì)算結(jié)果及分析

        2.1 回流區(qū)的成因和結(jié)構(gòu)

        在一次風(fēng)管出口,鑒于一次風(fēng)的流出及其徑向運(yùn)動(dòng),原來(lái)停滯在燃料噴口的流體受卷吸而離開(kāi),在噴口前形成真空區(qū)。根據(jù)流體的連續(xù)性介質(zhì)進(jìn)行假設(shè),如果外圍流體沿軸線迅速補(bǔ)進(jìn),在到達(dá)噴口時(shí),受一次風(fēng)牽引作用而改變方向,在此位置開(kāi)擴(kuò)口,與速度更高的二次風(fēng)相遇,一次風(fēng)受卷吸與二次風(fēng)融合后發(fā)生擴(kuò)展,同時(shí),由于射流本身的旋轉(zhuǎn)離心作用,增強(qiáng)了

        離心趨勢(shì),使射流中心流體離開(kāi)了軸心位置,形成負(fù)壓。外部氣流在壓力梯度的作用下沿軸線回流,當(dāng)回流至一定位置,一次風(fēng)提供給流體的動(dòng)量足以克服逆向壓力梯度時(shí),回流流體便會(huì)改變速度方向,隨一次風(fēng)運(yùn)動(dòng),形成二次回流,這是一、二次風(fēng)共同作用的結(jié)果。在熱態(tài)燃燒時(shí),初次回流可以卷吸一部分熱煙氣,對(duì)燃料進(jìn)行初次加熱,此后,二次回流將燃料和高溫?zé)煔膺M(jìn)一步混合,實(shí)現(xiàn)再次加熱,這種流場(chǎng)布局可以有效保證著火和穩(wěn)燃。

        2.2 燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響

        考慮旋流燃燒器幾何尺寸的影響,例如擴(kuò)口長(zhǎng)度,計(jì)算了一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L這三種情況。其回流區(qū)形狀變化如圖3所示。

        從數(shù)值模擬結(jié)果可見(jiàn),擴(kuò)口長(zhǎng)度增大,回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,相應(yīng)的回流量會(huì)加大。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,同一截面最大風(fēng)速點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離中心軸線,這說(shuō)明旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)展角在增大,卷吸能力在加強(qiáng)。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)橐淮物L(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度決定了一、二次風(fēng)的混合點(diǎn),當(dāng)二者遭遇時(shí),會(huì)發(fā)生動(dòng)量交換。當(dāng)擴(kuò)口較短時(shí),一次風(fēng)會(huì)很快與二次風(fēng)混合,混合后的一、二次風(fēng)動(dòng)量克服了回流中心的壓力,使混合流體盡快擴(kuò)展,在垂直軸線方向體現(xiàn)為射流邊界擴(kuò)大和回流區(qū)封閉,形成了短而窄的回流區(qū)。隨著擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,一、二次風(fēng)在匯合時(shí)的速度都在衰減,動(dòng)量在減小,克服逆壓梯度需要的時(shí)間和動(dòng)量積累相應(yīng)增加,使回流區(qū)前滯止點(diǎn)逐漸后移,擴(kuò)大了回流區(qū)。但是,擴(kuò)口長(zhǎng)度在達(dá)到L以后,繼續(xù)加長(zhǎng)擴(kuò)口對(duì)回流區(qū)的增長(zhǎng)收效不大,這可能是受流體動(dòng)量有限性的影響,其克服壓力形成封閉的能力存在上限。由此可見(jiàn),通過(guò)改變擴(kuò)口長(zhǎng)度來(lái)擴(kuò)大回流區(qū)保證燃燒時(shí),要考慮選取一個(gè)適當(dāng)值。

        不同的擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)內(nèi)部有不同的影響,從擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L時(shí)的流場(chǎng)圖中可以發(fā)現(xiàn),初次回流是普遍存在

        的現(xiàn)象,它的存在可以實(shí)現(xiàn)燃料和一次風(fēng)的預(yù)熱,而在此過(guò)程中,有必要進(jìn)一步探討其對(duì)穩(wěn)燃的影響。另外,當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度增加時(shí),回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜化,二次回流位置逐漸向前發(fā)展,渦管截面不再平行于對(duì)稱軸,呈現(xiàn)收縮趨勢(shì)。當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí),在其他兩種情況所具有的一、二次回流之間又發(fā)生了一次回流,而且在軸線位置出現(xiàn)了正向旋流區(qū),發(fā)生軸向速度正值。對(duì)此進(jìn)行分析認(rèn)為,二次回流渦管的收縮是由于二次風(fēng)的擴(kuò)展壓制其擴(kuò)大,從而形成收縮。對(duì)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí)的中間回流來(lái)說(shuō),其成因是因?yàn)閿U(kuò)口的加長(zhǎng)延遲了一、二次風(fēng)的混合,所以,一次風(fēng)的擴(kuò)展和徑向運(yùn)動(dòng)是造成中間回流的主要原因。從圖5中可以發(fā)現(xiàn),該回流區(qū)存在于一次風(fēng)擴(kuò)展段內(nèi),并未受二次風(fēng)的影響。對(duì)正向旋流的生成來(lái)說(shuō),由于其處于中間回流和二次回流之間,2個(gè)旋流外圍流體的流動(dòng)方向相同,均與軸向相反,誘使中心流體產(chǎn)生同向的流動(dòng)。對(duì)二次回流旋渦而言,其流體的回流抽吸作用在軸向正方向上產(chǎn)生負(fù)壓,中間流體在壓力梯度作用下迅速填補(bǔ)真空,產(chǎn)生了正向旋流。這個(gè)旋流的存在使回流區(qū)的流場(chǎng)變得更加復(fù)雜,在熱態(tài)條件下,該處旋流仍然起到加強(qiáng)高溫?zé)煔夂腿剂匣旌系淖饔?,只不過(guò)不再是回流而已。

        不同的燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度使其回流區(qū)尺寸和內(nèi)部流場(chǎng)均發(fā)生了變化,其共性是回流區(qū)隨擴(kuò)口長(zhǎng)度的增大而增大,回流區(qū)內(nèi)部至少有兩次回流,分別為初次回流和二次回流。當(dāng)擴(kuò)口繼續(xù)增大時(shí),回流區(qū)增大的不明顯,內(nèi)部將出現(xiàn)中間回流,甚至是中心的正向旋流。從這個(gè)意義說(shuō),回流區(qū)僅僅只是個(gè)廣義的概念,并不能代表在其范圍內(nèi)真實(shí)流體的運(yùn)動(dòng)特性。

        3 結(jié)論

        共軸同向旋流燃燒器是一種普遍使用的燃燒器,它可以保證熱態(tài)時(shí)的高效穩(wěn)燃和燃料加熱。本文通過(guò)數(shù)值模擬,分析了這種燃燒器回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性——存在多級(jí)回流的現(xiàn)象,從熱量有效傳遞的角度而言,這種回流形式可以減少高低溫傳熱損失,是有利于穩(wěn)燃和換熱的。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,內(nèi)部回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,回流量加大,內(nèi)部旋流多元化。在實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以考慮采用長(zhǎng)的擴(kuò)口,但是,這種增長(zhǎng)是有一個(gè)適當(dāng)值的。

        參考文獻(xiàn)

        [1]馮俊凱,沈幼庭.鍋爐原理及設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1992.

        [2]馬貴陽(yáng),解茂昭.用RNGκ-ε模型計(jì)算內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)[J].燃燒科學(xué)與技術(shù),2002(08).

        [3]岑可法,樊建人.工程氣固多相流動(dòng)的理論及計(jì)算[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,1990.

        [4]吳望一.流體力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,1982.

        〔編輯:白潔〕

        摘 要:以旋流燃燒器為對(duì)象,利用數(shù)值模擬方法研究回流區(qū)內(nèi)部多個(gè)旋流的存在和旋流燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響,給出了相應(yīng)的流場(chǎng)分布和回流區(qū)模擬結(jié)果,以期為今后燃燒器的改進(jìn)和相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供參考。

        關(guān)鍵詞:旋流燃燒器;數(shù)值模擬;回流區(qū);擴(kuò)口長(zhǎng)度;流場(chǎng)

        中圖分類號(hào):TK223.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-6835(2014)12-0118-02

        在旋流燃燒器設(shè)計(jì)中,形成較大范圍的高溫回流區(qū),強(qiáng)化燃料的著火和燃燒、加速燃料和空氣的混合對(duì)穩(wěn)定燃燒非常重要。回流區(qū)的特性受燃燒器幾何結(jié)構(gòu)的影響,所以,研究燃燒器回流區(qū)的內(nèi)部流場(chǎng)分布和燃燒器的幾何參數(shù)對(duì)它的影響是十分必要的。利用數(shù)值模擬的方法不但便于研究,還可以有效降低實(shí)驗(yàn)成本,并預(yù)測(cè)流場(chǎng)變化,指導(dǎo)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)。

        1 數(shù)學(xué)模型

        以某油田注汽鍋爐共軸同向旋流燃燒器為研究對(duì)象,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,中心為燃料噴槍,一、二次風(fēng)管出口布置有軸向葉片,一次風(fēng)管內(nèi)徑和外徑分別為133 mm、346.63 mm,二次風(fēng)管外徑為585 mm,出口采用擴(kuò)錐,擴(kuò)錐角度為40°。本文研究的一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5 L,同時(shí),分析一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為L(zhǎng)和2L這兩種情況時(shí),冷態(tài)流場(chǎng)回流區(qū)的特性。

        計(jì)算用通用微分方程如下:

        采用軸對(duì)稱有旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)方程式(此時(shí),雖然 ,但

        2 計(jì)算結(jié)果及分析

        2.1 回流區(qū)的成因和結(jié)構(gòu)

        在一次風(fēng)管出口,鑒于一次風(fēng)的流出及其徑向運(yùn)動(dòng),原來(lái)停滯在燃料噴口的流體受卷吸而離開(kāi),在噴口前形成真空區(qū)。根據(jù)流體的連續(xù)性介質(zhì)進(jìn)行假設(shè),如果外圍流體沿軸線迅速補(bǔ)進(jìn),在到達(dá)噴口時(shí),受一次風(fēng)牽引作用而改變方向,在此位置開(kāi)擴(kuò)口,與速度更高的二次風(fēng)相遇,一次風(fēng)受卷吸與二次風(fēng)融合后發(fā)生擴(kuò)展,同時(shí),由于射流本身的旋轉(zhuǎn)離心作用,增強(qiáng)了

        離心趨勢(shì),使射流中心流體離開(kāi)了軸心位置,形成負(fù)壓。外部氣流在壓力梯度的作用下沿軸線回流,當(dāng)回流至一定位置,一次風(fēng)提供給流體的動(dòng)量足以克服逆向壓力梯度時(shí),回流流體便會(huì)改變速度方向,隨一次風(fēng)運(yùn)動(dòng),形成二次回流,這是一、二次風(fēng)共同作用的結(jié)果。在熱態(tài)燃燒時(shí),初次回流可以卷吸一部分熱煙氣,對(duì)燃料進(jìn)行初次加熱,此后,二次回流將燃料和高溫?zé)煔膺M(jìn)一步混合,實(shí)現(xiàn)再次加熱,這種流場(chǎng)布局可以有效保證著火和穩(wěn)燃。

        2.2 燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)的影響

        考慮旋流燃燒器幾何尺寸的影響,例如擴(kuò)口長(zhǎng)度,計(jì)算了一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L這三種情況。其回流區(qū)形狀變化如圖3所示。

        從數(shù)值模擬結(jié)果可見(jiàn),擴(kuò)口長(zhǎng)度增大,回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,相應(yīng)的回流量會(huì)加大。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,同一截面最大風(fēng)速點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離中心軸線,這說(shuō)明旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)展角在增大,卷吸能力在加強(qiáng)。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)橐淮物L(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度決定了一、二次風(fēng)的混合點(diǎn),當(dāng)二者遭遇時(shí),會(huì)發(fā)生動(dòng)量交換。當(dāng)擴(kuò)口較短時(shí),一次風(fēng)會(huì)很快與二次風(fēng)混合,混合后的一、二次風(fēng)動(dòng)量克服了回流中心的壓力,使混合流體盡快擴(kuò)展,在垂直軸線方向體現(xiàn)為射流邊界擴(kuò)大和回流區(qū)封閉,形成了短而窄的回流區(qū)。隨著擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,一、二次風(fēng)在匯合時(shí)的速度都在衰減,動(dòng)量在減小,克服逆壓梯度需要的時(shí)間和動(dòng)量積累相應(yīng)增加,使回流區(qū)前滯止點(diǎn)逐漸后移,擴(kuò)大了回流區(qū)。但是,擴(kuò)口長(zhǎng)度在達(dá)到L以后,繼續(xù)加長(zhǎng)擴(kuò)口對(duì)回流區(qū)的增長(zhǎng)收效不大,這可能是受流體動(dòng)量有限性的影響,其克服壓力形成封閉的能力存在上限。由此可見(jiàn),通過(guò)改變擴(kuò)口長(zhǎng)度來(lái)擴(kuò)大回流區(qū)保證燃燒時(shí),要考慮選取一個(gè)適當(dāng)值。

        不同的擴(kuò)口長(zhǎng)度對(duì)回流區(qū)內(nèi)部有不同的影響,從擴(kuò)口長(zhǎng)度為0.5L、L和2L時(shí)的流場(chǎng)圖中可以發(fā)現(xiàn),初次回流是普遍存在

        的現(xiàn)象,它的存在可以實(shí)現(xiàn)燃料和一次風(fēng)的預(yù)熱,而在此過(guò)程中,有必要進(jìn)一步探討其對(duì)穩(wěn)燃的影響。另外,當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度增加時(shí),回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜化,二次回流位置逐漸向前發(fā)展,渦管截面不再平行于對(duì)稱軸,呈現(xiàn)收縮趨勢(shì)。當(dāng)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí),在其他兩種情況所具有的一、二次回流之間又發(fā)生了一次回流,而且在軸線位置出現(xiàn)了正向旋流區(qū),發(fā)生軸向速度正值。對(duì)此進(jìn)行分析認(rèn)為,二次回流渦管的收縮是由于二次風(fēng)的擴(kuò)展壓制其擴(kuò)大,從而形成收縮。對(duì)擴(kuò)口長(zhǎng)度為2L時(shí)的中間回流來(lái)說(shuō),其成因是因?yàn)閿U(kuò)口的加長(zhǎng)延遲了一、二次風(fēng)的混合,所以,一次風(fēng)的擴(kuò)展和徑向運(yùn)動(dòng)是造成中間回流的主要原因。從圖5中可以發(fā)現(xiàn),該回流區(qū)存在于一次風(fēng)擴(kuò)展段內(nèi),并未受二次風(fēng)的影響。對(duì)正向旋流的生成來(lái)說(shuō),由于其處于中間回流和二次回流之間,2個(gè)旋流外圍流體的流動(dòng)方向相同,均與軸向相反,誘使中心流體產(chǎn)生同向的流動(dòng)。對(duì)二次回流旋渦而言,其流體的回流抽吸作用在軸向正方向上產(chǎn)生負(fù)壓,中間流體在壓力梯度作用下迅速填補(bǔ)真空,產(chǎn)生了正向旋流。這個(gè)旋流的存在使回流區(qū)的流場(chǎng)變得更加復(fù)雜,在熱態(tài)條件下,該處旋流仍然起到加強(qiáng)高溫?zé)煔夂腿剂匣旌系淖饔?,只不過(guò)不再是回流而已。

        不同的燃燒器擴(kuò)口長(zhǎng)度使其回流區(qū)尺寸和內(nèi)部流場(chǎng)均發(fā)生了變化,其共性是回流區(qū)隨擴(kuò)口長(zhǎng)度的增大而增大,回流區(qū)內(nèi)部至少有兩次回流,分別為初次回流和二次回流。當(dāng)擴(kuò)口繼續(xù)增大時(shí),回流區(qū)增大的不明顯,內(nèi)部將出現(xiàn)中間回流,甚至是中心的正向旋流。從這個(gè)意義說(shuō),回流區(qū)僅僅只是個(gè)廣義的概念,并不能代表在其范圍內(nèi)真實(shí)流體的運(yùn)動(dòng)特性。

        3 結(jié)論

        共軸同向旋流燃燒器是一種普遍使用的燃燒器,它可以保證熱態(tài)時(shí)的高效穩(wěn)燃和燃料加熱。本文通過(guò)數(shù)值模擬,分析了這種燃燒器回流區(qū)內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性——存在多級(jí)回流的現(xiàn)象,從熱量有效傳遞的角度而言,這種回流形式可以減少高低溫傳熱損失,是有利于穩(wěn)燃和換熱的。另外,隨著一次風(fēng)擴(kuò)口長(zhǎng)度的增加,內(nèi)部回流區(qū)變長(zhǎng)、變寬,回流量加大,內(nèi)部旋流多元化。在實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以考慮采用長(zhǎng)的擴(kuò)口,但是,這種增長(zhǎng)是有一個(gè)適當(dāng)值的。

        參考文獻(xiàn)

        [1]馮俊凱,沈幼庭.鍋爐原理及設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1992.

        [2]馬貴陽(yáng),解茂昭.用RNGκ-ε模型計(jì)算內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)[J].燃燒科學(xué)與技術(shù),2002(08).

        [3]岑可法,樊建人.工程氣固多相流動(dòng)的理論及計(jì)算[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,1990.

        [4]吳望一.流體力學(xué)[M].北京:北京大學(xué)出版社,1982.

        〔編輯:白潔〕

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