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增压锅炉流动与燃烧的数值模拟

孙世芳  
【摘要】: 增压燃油锅炉的技术优势在于重量轻、体积小、输出功率大,目前是大型水面舰艇用主动力系统之一------蒸汽动力系统中锅炉发展的首选装置,因此对舰用增压锅炉的研究具有重要的战略意义。增压锅炉炉内压缩空气的湍流流动和燃油的燃烧是一个复杂的过程,通过数值模拟计算可以降低设计制造成本,提高实验的效率,减少设计的错误和重复。本文借助商业CFD软件Fluent对增压锅炉炉内流动和燃烧过程进行数值模拟计算。通过对锅炉炉膛内冷态流场进行的数值模拟,得出了锅炉燃烧器和炉膛内部空气流场,分析了其轴向速度和切向速度在炉内空间的变化情况,同时对比了燃烧器不同的结构参数对压缩空气流场中回流区的影响,通过对比分析回流区对燃油燃烧流场的影响,得出了利于燃烧流场适宜的结构参数;在对锅炉热态过程的数值模拟计算中,得出了炉内的温度场、浓度场,总结了它们的分布规律,在对锅炉不同工况下的燃烧流场进行了模拟,得出炉膛最高温度、烟气温度及火焰位置变化关系,同时通过数值模拟得出了对冲布置的两燃烧器之间的适宜距离。通过以上的分析,为今后该型锅炉的控制、维护及改进提供一些有参考价值的依据。


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