燃油鍋爐雙通道旋流調(diào)風器數(shù)值計算

　　調(diào)風器是燃油鍋爐的核心部件之。旋流式調(diào)風器在風道入口處裝有旋流葉片，使調(diào)風器出口氣流軸向切向速度高而形成強烈旋流，氣流紊流強度大，油氣混合劇烈，并對爐膛內(nèi)高溫煙氣產(chǎn)生較強卷吸作用，利于穩(wěn)定火焰。因此，在艦船及民用燃油鍋爐中得到廣泛應用。1由于空氣流動的復雜性，已往旋流式調(diào)風器投資大周期長。為此，國內(nèi)外對數(shù)值模擬方法的研究越來越重視，本文通過對雙通道旋流式調(diào)風器的分析研究，建立了物理模型和數(shù)學模型，以大型通用程序0風的核心部分8算法程序為基礎，對其冷態(tài)出口空氣動力場特性進行了數(shù)值計算旨在為工程設計或試驗提供參考。

　　1物理模型為研究對象，為便于計算并保證精度，對實物模型進行必要的簡化。

　　1爐膛內(nèi)為足夠大圓柱型空間；2來流被視為不可壓粘性流體速度湍流脈動能和湍流耗散分布均勻，將調(diào)風器入口至穩(wěn)燃器出口區(qū)域內(nèi)氣流視為軸對稱流動；3冷態(tài)下，可將穩(wěn)燃器出口至爐膛及爐膛內(nèi)4忽略旋流器葉片厚度和穩(wěn)燃器壁厚對氣流的影響；5葉片將入口旋流器分割成若干互不影響經(jīng)簡化后的物理模型1.中為爐膛半徑；為圓筒型通道半徑；0為穩(wěn)焰器半徑；丹為爐膛長度。

　　2數(shù)學模型依據(jù)文獻2和文獻3，結合本文對研究對象所作的簡化假設，同時忽略氣流微小的體積力，則得到如下形式的控制方程。因在計算程序模塊中使用直角坐標系，本文未作坐標變換，故控制方程也采用直角坐標形式。收稿日期200025爭+香+導=，2.2動量守恒方程2.3湍流模型方程3定解條件3.1進口邊界條件湍流動能和湍流耗散率的達式。6 2湍流耗散率= 3.2出口邊界條件出口邊界=，丑1 1出口邊界=0湍流過程的模擬有多種方法，本文采用目前應用最廣的+雙方程模擬45.

　　1運用方程模擬3.3壁面邊界條件壁面方向上速度湍流動能和湍流耗散率的達式。8，垂直平行=，2運用方程模擬上列各式中，州分別少，2方向的速度分量；1為運動粘性系數(shù)；為壓力，分別湍流動能和湍流耗散率。

　　方程中常數(shù)4項取值1.

　　為平行壁面方向上速度的平均值，8為網(wǎng)格寬度的50 3.4對稱軸和對稱面邊界條件對稱軸上神士對稱面上=！

　　4算例調(diào)風器的結構參數(shù)為例進行了數(shù)值計算。計算過程常數(shù)符號GG得到的結果作為入流條件計算圓筒通道內(nèi)的流場；Of5最后，將結果賦予爐膛進行整場計算。計算項目包括空氣動力場矢量分布速度分布軸向速度與壓力分布的關系湍蔽力能及耗散率分布回流區(qū)邊界輪廓等。計算結果2至10及2所有中的橫坐標均為軸向距離，以調(diào)風器出口端面為起始點。I忒向艦，矣部分為試驗結果。

　　2沿靠近擴口平面方向，切向速度逐漸增大，氣流卷吸作用加強，明擴口部位是形成回流區(qū)繞軸線的旋轉(zhuǎn)半徑最大，氣流卷吸作用最強，迅速達到最大值，而中心回流區(qū)以外區(qū)域受旋轉(zhuǎn)作用影響漸小，主回流風呈環(huán)狀分布。

　　3切向速度比軸向速度衰減得快，兩者的對比程度決定了氣流的旋轉(zhuǎn)強度和射流的射程，共同構成了回流區(qū)形成過程中兩個關鍵要素。

　　4入口及回流區(qū)與射流的邊界和8較大，明存在強烈的湍流脈動，動量交換劇烈。兩者相似的分布體現(xiàn)了動能的產(chǎn)生與耗散保持著平衡關系。

　　5計算結論與試驗結果吻合較好，所建模型和計算方法是可信的。

　　6本文所述模型及計算適用于爐膛內(nèi)只設單只調(diào)風器的小容量鍋爐，對于大中型鍋爐，爐膛內(nèi)往往布置多個調(diào)風器，其出口氣流會相互影響，空氣動力場更加復雜，有關方面的研究正在進步探索中。