气液同轴喷嘴的试验与数值模拟

论文摘要

一个喷嘴的雾化效果的好坏对锅炉燃烧的性能及排放具有重要的影响,雾化效果不良会导致积炭,出口温度不均匀,碳氢化合物的排放超标等等。因此,对喷嘴可靠性能的研究是具有重大意义的。本文针对增压锅炉气液同轴喷嘴进行冷态的研究,考察某型号喷嘴的雾化特性。采用了试验和模拟相结合的方法,通过试验手段分析该喷嘴的燃油压力、流量、雾化角度、颗粒粒径的关系。通过数值模拟的手段,采用流体软件对气液同轴式喷嘴雾化效果进行了分析。通过模拟建立了试验的模拟,与试验数据得到吻合,同时证明了模拟中所选用雾化模型的合理性。在此基础上,本文又合理的分析了该喷嘴在常压条件下,配风后冷态流场的数值模拟;增压条件下,增压锅炉冷态流场的数值模拟。冷态的研究将为进一步热态研究打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.1.1 船用增压锅炉简介
• 1.1.2 喷嘴对锅炉运行的影响
• 1.1.3 锅炉运行对喷嘴的要求
• 1.1.4 国内外雾化器的研究情况
• 1.1.5 液体射流雾化研究
• 1.1.6 喷雾测试技术
• 1.2 课题研究的意义及主要内容
• 1.2.1 本课题的研究意义
• 1.2.2 论文主要研究内容
• 第2章 雾化理论
• 2.1 喷雾的作用
• 2.2 喷雾的理论
• 2.2.1 液体雾化的概念
• 2.2.2 液体射流的非稳定性
• 2.2.3 初次破碎
• 2.2.4 二次破碎
• 2.3 雾化性能的评定参数
• 2.3.1 雾化粒径
• 2.3.2 雾化粒径分布
• 2.3.3 流强分布
• 2.3.4 雾化角、喷雾速度和破碎长度
• 2.4 本章小结
• 第3章 喷油器冷态试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验台设计
• 3.3 使用部分试验物品介绍
• 3.3.1 衍射式激光测粒仪
• 3.3.2 试验用雾化片介绍
• 3.4 试验数据测量方法
• 3.5 试验步骤
• 3.6 试验现象
• 3.7 试验结果
• 3.8 本章小结
• 第4章 数值模拟方法简介
• 4.1 引言
• 4.2 常用的通用CFD商用软件简介
• 4.2.1 PHOENICS
• 4.2.2 STAR-CD
• 4.2.3 FLUENT
• 4.3 气相湍流模型
• 4.3.1 微观模拟
• 4.3.2 概率密度函数模拟
• 4.3.3 统观模拟
• 4.4 气液两相湍流模型
• 4.4.1 单流体模型
• 4.4.2 小滑移模型
• 4.4.3 双流体模型
• 4.5 颗粒轨道模型
• 4.6 喷雾模型
• 4.6.1 初始喷雾模型
• 4.6.2 液滴合并模型
• 4.6.3 喷雾液滴迸裂模型
• 4.6.4 动态曳力模型
• 4.7 本文所采用的模型
• 4.8 本章小结
• 第5章 冷态数值模拟计算
• 5.1 试验喷嘴雾化的数值模拟
• 5.1.1 试验工况的模型建立
• 5.1.2 参数及工况的选定及求解策略
• 5.1.3 结果与分析
• 5.2 带配风器喷油的数值模拟
• 5.2.1 模型的建立
• 5.2.2 参数及工况的选定及求解策略
• 5.2.3 结果与分析
• 5.3 实际增压情况冷态炉膛喷油数值模拟
• 5.3.1 试验工况的模型建立
• 5.3.2 参数及工况的选定及求解策略
• 5.3.3 结果与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢