纯氧燃烧单元玻璃熔窑火焰空间三维图像模拟.doc

第23卷 　第5期 Vol 12 3 　No 15 材 　料 　科 　学 　与 　工 　程 　学 　报 Journal of Materials Science Engineering 总第97期 Oct . 2 0 0 5 文章编号 ( 2005) 0520598203 纯氧燃烧单元玻璃熔窑火焰空间三维图像模拟 陈代挺 ,沈锦林 ,宋晨路 ,王 　凯 ( 浙江大学材料系 ,浙江 杭州 　310027) 　　【摘 　要】　本文建立了玻璃熔窑火焰空间的三维数学模型 ,模型包括气相流动模型 ,雾化油滴燃烧的轨道模型和 辐射传热模型。通过对年产 9 000 吨“E”玻璃燃油纯氧单元玻璃熔窑火焰空间的速度场温度场用图像模拟以直观地表 述出计算结果 ,说明该三维数学模型能够比较全面地反映火焰空间速度场温度场分布的规律 ,这对纯氧燃烧在玻璃熔 窑中的应用和研究 ,具有一定的参考价值和指导意义。 【关键词】　单元窑 ;纯氧燃烧 ;火焰空间 ;图像模拟 中图分类号 :TQ171. 6+ 23 　　　　文献标识码 :A Three2Dimensional Image Simulation of the Combustion Space of Glass Oil Furnace in Pure Oxygen CHEN Dai2ting , SHEN Jin2lin , SONG Chen2lu , WANG Kai ( College of Materials Science and Chemical Engineering , Zhejiang University , Hangzhou　310027 , China) 【Abstract】　In this paper , three2dimensional mathematical model of the combustion space of glass oil furnace in pure oxygen is described and the velocity and temperature are calculated using Computational Fluid Dynamics (CFD) . The result is presented in the form of image , which makes it easier to learn the velocity and temperature of the glass furnace and optimize the quality of the glass furnace. 【Key words】　glass furnace ; combustion in pure oxygen ; combustion space ; image simulation 模型包括气相流动模型 ,雾化液滴燃烧模型和辐射传 1 　前 　言 [1] 。 热模型 气相流动场模型的控制方程由连续性方程、动量守恒 由于纯氧燃烧具有节约能源 ,减轻污染 ,提高玻璃产量 方程、湍流模型方程和能量守恒方程组成。连续性方程、动 质量等诸多优点 ,得到国内外玻璃工作者重视。与建立实 量守 恒 方 程 和 能 量 守 恒 方 程 用 通 用 方 程 描 述 : 际缩微模型相比 ,数值模拟具有改变参数容易的优点 ,建立 好模型之后只要调整相关参数即可获得相应结果。而图像 5 5t (ρ) + div(ρu+ J) = S ,用 div (ρu) = div (Γgrad) + S + Sp , 离散求解。其源项由颗粒源相和辐射源项构成。 拟合更可以让我们直观地看出不同方案下结果的异同。本 湍流方程根据 k - ε湍流模型列出 : 文通过研究纯氧燃烧下玻璃单元熔窑火焰空间速度场温度 场分布 ,研究其合理性以指导窑炉设计和应用。 5 5 x j (ρvκj ) = 5 5 x j μe σκ 5κ 5 x j + G - ρε (1) 2 　三维数学模型 5 5 x j (ρvεj ) = 5 5 x j μe σε 5ε 5 x j + ε κ ( c1 G - c2ρε) (2) 1 　模拟原理 本模型的原理和迭代法解一元方程类似 ,只是以火焰 空间的温度 ,速度 ,压强 , k ,ε为未知量 x ,先赋 x 为某个值 (一般是不变的参考压力 ,不变的温度及全场中均为进口的 k 和ε的值) ,然后利用模型方程迭代得到新的 x ,如此反复 迭代 ,直到解收敛到一定的程度 ,所得 x 即所求的近似解。 2 　数学模型 式中 , k 为 湍 流 动 能 ;ε 为 湍 流 动 能