论文题目: 窑尾预分解系统冷模流场研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 陈思维
导师: 李刚炎,陈作炳
关键词: 旋风预热器,旋风筒,分解炉,冷模试验,计算流体力学,数值模拟,多相流
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 新型干法水泥生产技术是目前水泥生产的先进技术。新型干法水泥生产系统的关键设备旋风预热器及分解炉系统的性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统性能。由于系统内多相流场非常复杂,燃料燃烧和生料分解这两个反应是悬浮于气流中进行的,各过程相互制约,使得旋风预热器及分解炉系统的研究开发工作具有很大的难度。传统工程开发研究主要采用试验方法,依靠试验取得的数据和经验公式以及试验中所发现的问题改进设计。然而,由于试验方法和试验测试会受到各种客观条件的限制,很难充分反映预热器及分解炉这种热工过程与工艺过程以及结构参数、工艺参数、物理参数等相互耦合和相互影响的复杂系统的各种性能。 以计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简写CFD)为理论基础的数值模拟技术能对流动、传热、燃烧、化学反应、多相流等问题进行高精度数值预测,因此在工程中得到越来越多的推广和应用。数值模拟可以得到整个流场中各变量的时空分布,全面深入地揭示流体的内部结构,不存在因试验测试手段的限制而检测不到的“盲区”、仿真模拟能力强。因此,以流场湍流数值模拟为主研究预热器与分解炉内流体的流动规律,进而优化预热器与分解炉的结构,提高其各项性能,不仅可以节省大量的开发费用,而且可以大大缩短研发周期,具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文针对2500t/d五级旋风预热器及分解炉系统,采用冷模试验与数值模拟相结合的方法,建立了窑尾预热器与分解炉的计算模型及其相关边界条件,数值模拟结果和冷模试验结果具有较好的一致性,为研究开发和设计新型高性能的预热器及分解炉系统提供了理论方法。本文主要研究成果如下: (1)采用“动力相似”的原则首次成功地完成了2500t/d五级旋风预热器及分解炉系统的冷模系统设计、制造、试验以及相关的数据处理等。通过试验研究,提出了对多米尼加2500t/d五级旋风预热器及分解炉系统的改进意见。 (2)根据工程及冷模测试提供的数据,通过计算分析,确定预热器及分解炉系统的流体流动属于不可压缩湍流范畴。同时,根据预热器及分解炉系统的具体结构,采用混合网格并按照不可压缩湍流流动的问题对系统和单体流场建立
论文目录:
第1章 绪论
1.1 新型干法水泥生产过程简介
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的研究目的及意义
1.4 本文的课题来源和主要工作及结构
第2章 窑尾预分解系统的冷态模型试验及其数据分析
2.1 冷态模型设计和制作
2.2 试验测试系统构成
2.3 系统试验方法
2.4 系统测试录像抓图及其分析
2.5 系统测试数据及其分析
2.6 本章小结
第3章 窑尾预分解系统的几何建模与网格生成
3.1 几何建模以及计算边界条件
3.2 网格生成的技术基础
3.3 网格的生成
3.4 本章小结
第4章 窑尾预分解系统的数值计算方法
4.1 湍流运动基本方程
4.2 湍流模型
4.3 湍流运动方程的数值求解
4.4 湍流运动微分方程组求解过程
4.5 气固两相流数学模型
4.6 本章小结
第5章 窑尾预分解系统各单体流场数值模拟
5.1 按系统测试数据作为边界条件的各单体模拟
5.2 结构变化对性能影响的数值计算与分析
5.3 本章小结
第6章 预热器及分解炉系统的流场数值模拟
6.1 系统模拟数据
6.2 系统模拟数据分析
6.3 系统模拟流场图
6.4 系统模拟流场图分析
6.5 本章小结
第7章 窑尾预分解系统中分解炉的两相流场数值模拟
7.1 RSP分解炉炉型分析
7.2 RSP分解炉的几何结构及网格划分
7.3 离散相数学模型
7.4 颗粒分组及颗粒相边界条件
7.5 颗粒轨迹及两相流耦合的计算
7.6 分解炉内气固两相流数值计算结果及分析
7.7 本章小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
作者在读博期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-10-11
参考文献
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