燃油锅炉双通道旋流调风器数值计算

燃油锅炉双通道旋流调风器数值计算

　　调风器是燃油锅炉的核心部件之。旋流式调风器在风道入口处装有旋流叶片，使调风器出口气流轴向切向速度高而形成强烈旋流，气流紊流强度大，油气混合剧烈，并对炉膛内高温烟气产生较强卷吸作用，利于稳定火焰。因此，在舰船及民用燃油锅炉中得到广泛应用。1由于空气流动的复杂性，已往旋流式调风器投资大周期长。为此，国内外对数值模拟方法的研究越来越重视，本文通过对双通道旋流式调风器的分析研究，建立了物理模型和数学模型，以大型通用程序0风的核心部分8算法程序为基础，对其冷态出口空气动力场特性进行了数值计算旨在为工程设计或试验提供参考。

　　1物理模型为研究对象，为便于计算并保证精度，对实物模型进行必要的简化。

　　1炉膛内为足够大圆柱型空间；2来流被视为不可压粘性流体速度湍流脉动能和湍流耗散分布均匀，将调风器入口至稳燃器出口区域内气流视为轴对称流动；3冷态下，可将稳燃器出口至炉膛及炉膛内4忽略旋流器叶片厚度和稳燃器壁厚对气流的影响；5叶片将入口旋流器分割成若干互不影响经简化后的物理模型1.中为炉膛半径；为圆筒型通道半径；0为稳焰器半径；丹为炉膛长度。

　　2数学模型依据文献2和文献3，结合本文对研究对象所作的简化假设，同时忽略气流微小的体积力，则得到如下形式的控制方程。因在计算程序模块中使用直角坐标系，本文未作坐标变换，故控制方程也采用直角坐标形式。收稿日期200025争+香+导=，2.2动量守恒方程2.3湍流模型方程3定解条件3.1进口边界条件湍流动能和湍流耗散率的达式。6 2湍流耗散率= 3.2出口边界条件出口边界=，丑1 1出口边界=0湍流过程的模拟有多种方法，本文采用目前应用最广的+双方程模拟45.

　　1运用方程模拟3.3壁面边界条件壁面方向上速度湍流动能和湍流耗散率的达式。8，垂直平行=，2运用方程模拟上列各式中，州分别少，2方向的速度分量；1为运动粘性系数；为压力，分别湍流动能和湍流耗散率。

　　方程中常数4项取值1.

　　为平行壁面方向上速度的平均值，8为网格宽度的50 3.4对称轴和对称面边界条件对称轴上神士对称面上=！

　　4算例调风器的结构参数为例进行了数值计算。计算过程常数符号GG得到的结果作为入流条件计算圆筒通道内的流场；Of5最后，将结果赋予炉膛进行整场计算。计算项目包括空气动力场矢量分布速度分布轴向速度与压力分布的关系湍蔽力能及耗散率分布回流区边界轮廓等。计算结果2至10及2所有中的横坐标均为轴向距离，以调风器出口端面为起始点。I忒向舰，矣部分为试验结果。

　　2沿靠近扩口平面方向，切向速度逐渐增大，气流卷吸作用加强，明扩口部位是形成回流区绕轴线的旋转半径最大，气流卷吸作用最强，迅速达到最大值，而中心回流区以外区域受旋转作用影响渐小，主回流风呈环状分布。

　　3切向速度比轴向速度衰减得快，两者的对比程度决定了气流的旋转强度和射流的射程，共同构成了回流区形成过程中两个关键要素。

　　4入口及回流区与射流的边界和8较大，明存在强烈的湍流脉动，动量交换剧烈。两者相似的分布体现了动能的产生与耗散保持着平衡关系。

　　5计算结论与试验结果吻合较好，所建模型和计算方法是可信的。

　　6本文所述模型及计算适用于炉膛内只设单只调风器的小容量锅炉，对于大中型锅炉，炉膛内往往布置多个调风器，其出口气流会相互影响，空气动力场更加复杂，有关方面的研究正在进步探索中。