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不同燃烧模型在鼓式燃气换热器建模中的应用研究
王恭良
[特灵空调系统(中国)有限公司上海研发分公司,200051]
[摘要]燃气换热系统广泛应用于暖通领域。本文基于AnsysFluent19.2,以一款鼓式燃气换热器(DGH)
为研究对象,针对不同的燃烧模型,比较Eddy-Dissipation(ED)模型和
Finite-Rate/Eddy-Dissipation(FR/ED)模型在用于DGH燃烧建模上的不同。模型采用k-ω模
型和DiscreteOrdinates模型计算湍流和辐射换热。通过和实验对标以及模型之间的对比,总
结出ED和FR/ED模型在使用上的优劣。结果表明,两者用在分析DGH运行上具有相似的
结果,但是ED模型所占计算资源更少,FR/ED模型具有更高的计算精度。
[关键词]鼓式燃气换热器;Eddy-Dissipation模型;Finite-Rate/Eddy-Dissipation模型;燃烧
TheStudyofDifferentCombustionModelsonDrumGas
HeaterModelling
GongliangWang
[TraneAirConditioningSystem(China)Co.,LTD,ShanghaiRDBranch.,200051]
[Abstract]Gasheatersystemiswidelyusedinheatingandventilationfield.BasedonAnsysFluent
19.2,takeaDrumGasHeater(DGH)astheresearchobject,studythedifferenceofDGH
combustionmodellingbycomparingofEddy-Dissipation(ED)modeland
Finite-Rate/Eddy-Dissipation(FR/ED)model.TheDGHmodelcalculatetheturbulenceand
radiationheattransferusingk-ωmodelandDiscreteOrdinatesmodel,respectively.
SummarytheadvantagesanddisadvantagesofEDandFR/EDmodelbycomparingwith
theexperimentaldataandmodelresults.Theresultsshowthatbothofthemhavethesimilar
resultsintheanalysisofDGHoperation,buttheEDmodeloccupieslesscomputing
resourcesandtheFR/EDmodelhashighercomputationalaccuracy.
[Keywords]DrumGasHeater;Eddy-Dissipationmodel;Finite-Rate/Eddy-Dissipationmodel;
combustion
1前言
天然气作为一种高效清洁的能源,广泛地应用于生产生活中。近些年燃气炉在在国内
获得了飞速的发展和广泛的应用。美国对燃气炉产品的开发具有严格的标准[1,2]。其中,作为决定燃气炉能效等级的热效率至关重要。燃气炉的开发过程中需要经过大量严格的测试,耗费巨大的成本。随着CFD技术的发展,越来越多的企事业单位在产品开发过程中将其应用于产品的设计和优化。
目前,已有大量文献研究了燃气炉的建模方法。俞益波利用ED化学反应模型,k-ω湍
流模型和DiscreteOrdinates辐射模型针对一款美国的燃气炉产品建立三维数学燃烧模型,
用来预测产品的热效率和换热管温度。其结果表明,利用ED模型建立的燃气炉模型计算
的热效率和实验值符合较好,并能很好地预测燃烧管的管壁温度变化趋势,准确捕捉最高和最低温度位置以及温度值,满足产品开发需求。并且认为CFD方法在时间和成本上,均
比实验方法更有优势[3]。由于ED模型只考虑了分子扩散作用,Magnussen与Gran等人将
ED模型与湍流燃烧的有限速率相结合,建立了Eddy-Dissipation-Concept(EDC)模型。但
是,ED
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