两相燃烧powerpoint.ppt

传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 气体燃料喷射燃烧模型 传热模型(引发传热的原因有三种：导热、对流传热、辐射传热，这里只介绍辐射传热模型) 离散传递辐射（DTRM）模型 P-1辐射模型 Rosseland辐射模型 表面辐射（S2S）模型 离散坐标（DO）辐射模型 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 气体燃料喷射燃烧模型 污染物生成模型 氧化氮生成模型 CO生成模型 炭烟生成模型 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 液体燃料喷雾燃烧模型 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 液体燃料喷雾燃烧模型 在液体燃料燃烧装置中，液体燃料的喷射、雾化（破碎）和蒸发及其与空气的混合对燃烧装置的燃烧效率和排放具有关键性作用，而喷雾的数值模拟却是一个十分困难的问题，这是因为燃烧器内气体的宏观流动和湍流脉动对喷雾有强烈的影响，而喷雾本身又是由尺寸各异的大量细微雾滴、油蒸汽和空气组成的两项混合物。 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 液体燃料喷雾燃烧模型 在数值模拟液体燃料喷雾燃烧时，除前面介绍的气体燃料喷射燃烧模型的基本控制方程外，还需引入下列模型： 喷雾破碎模型 喷雾碰壁模型 TAB破碎模型 WAVE破碎模型 We≤5时，油滴碰壁后粘附在壁面上继续蒸发，为粘附模式 We＞80时，射流液滴以切向沿壁滑行，并有部分飞溅，为飞溅附壁射流 5＜We≤80时，油滴碰壁后一部分会反弹，为反弹粘附模式 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 液体燃料喷雾燃烧模型 在数值模拟液体燃料喷雾燃烧时，除前面介绍的气体燃料喷射燃烧模型的基本控制方程外，还需引入下列模型： 喷雾蒸发模型：液体燃料燃烧通常有液面燃烧、液雾燃烧和预蒸发燃烧等不同方式。蒸发是指液体自由表面的分子由环境吸收能量而汽化的相变过程。在数值计算中，引入下列两种喷雾蒸发模型： 强迫对流下有燃烧和没有燃烧时雾滴的蒸发模型 液滴的高压蒸发模型 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 液体燃料喷雾燃烧模型 在数值模拟液体燃料喷雾燃烧时，除前面介绍的气体燃料喷射燃烧模型的基本控制方程外，还需引入下列模型： 湍流两相（多相）流模型： 单颗粒动力学模型（SPD） 小滑移模型（SS） 单流体模型（无滑移模型，NS） 轨道模型（PT） 多流体模型（拟流体模型，MF） 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 固体燃料喷射燃烧模型 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 固体燃料喷射燃烧模型 固体燃料（以煤粉为例）不同于一般的气体和液体燃料，它是由挥发分，固态碳、水分和灰分（无机盐）组成，燃烧过程包含预热（水分蒸发）、挥发分析出和燃烧（气相），以及其焦炭燃烧。因此，在对燃用固体燃料的燃烧装置进行数值模拟时，除了借助前面适用于两相流动流体燃烧的有关模型，如气相湍流模型、颗粒相湍流流动模型、气相湍流燃烧模型、辐射传热模型以外，还必须补充煤中水分蒸发、热解挥发和焦炭燃烧的子模型等。 传热、流体与燃烧的数值计算 燃料喷射燃烧过程的数值计算 固体燃料喷射燃烧模型 煤中水分蒸发模型：主要给出求解煤中水分蒸发速率的方法。 煤粉热解模型：当煤加热到600K以上，就会发生明显的热解或挥发。热解产物或挥发包括（CO2/CO/CH4/H2/C2H4/H2O等），热解挥发是极其复杂的过程，现阶段适用的热解模型有（单反应模型、双平行反应模型、无限个平行反应模型、通用热解模型等）。 焦炭燃烧模型：挥发分析出后，剩下的固体物质称为炭，呈多孔结构状态，它在氧化剂中燃烧是气、固反应，故称异相（非均相）燃烧。（扩散-动力模型、通用模型）。 传热、流体与燃烧的数值计算 谢谢！ * * * * 多数燃烧装置燃用液体、固体（煤粉）等燃料，当它们和空气混合时都是与雾滴（油滴）、煤粉悬浮体（颗粒）组成的两相（多相）流体。 * 传热、流体与燃烧的数值计算 多相流模型 欧拉模型中的颗粒相关选项 当固体颗粒的浓度较高时，流动成为颗粒流，颗粒间的相互碰撞加剧。 粒子考虑为有一定密度、分子相互碰撞的云团组成。颗粒相应用了分子云理论。 运用这个理论，连续相和粒子相的动量方程将出现附加应力项 粒子速度波动强度决定了这些应力项（粒子粘性、压力等）的大小。 由于粒子速度波动造成的动能表现为粒子温度。 考虑了粒子相的不可伸缩性。 传热、流体与燃烧的数值计算 多相流模型 欧拉模型的控制方程 质量守恒方程 动量守恒方程 动量守恒方程中（液－液，液－固）均引入了动量交换系数Ｋ。 传热、流体与燃烧的数值计算 多相流模型 欧拉模型的适用条件 流态： 气泡流, 液滴流, 泥浆流, 流化床, 粒子流 体积载荷