發(fā)布時間：2020-11-05 23:40

　　 本文針對我國自主研發(fā)的某重型燃氣輪機的燃燒室進行三維數(shù)值模擬,研究不同化學反應(yīng)機理對燃燒室內(nèi)的流動特性和出口污染物排放的影響。利用Pro-E軟件對燃燒室進行實體建模,采用Gambit軟件生成網(wǎng)格。在化學反應(yīng)劇烈的主燃區(qū),以及物性變化較大的空氣入口處采用了較細的網(wǎng)格,網(wǎng)格總數(shù)為36萬,并進行了網(wǎng)格質(zhì)量的檢驗。建立的數(shù)學模型包括質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程,以及描述湍流和燃燒的模型。計算基于Standard k-ε湍流模型,EDC湍流燃燒模型,輻射方程用DO模型求解,壓力和速度的耦合選用SIMPLE算法來求解。首先,使用Fluent自帶的Methane–air單步化學反應(yīng)機理,計算相對功率為0.7時燃燒室內(nèi)的流動、傳熱和燃燒,并將計算結(jié)果與實驗值進行對比,結(jié)果表明:燃燒室中速度場、溫度場、反應(yīng)物、生成物的分布均能較好的反映出該型燃氣輪機燃燒室的實際燃燒情況,計算得到的出口溫度分布與實驗值吻合較好。然后,采用甲烷燃料的5種機理(簡化機理DRM19、DRM22、詳細化學反應(yīng)機理GRI1.2、GRI2.11、GRI3.0)研究燃燒室內(nèi)的燃燒特性和污染物CO和NOx的排放,并與單步機理模擬結(jié)果進行對比。結(jié)果表明:單步反應(yīng)機理預(yù)測的軸向中心截面的最高溫度、最大速度大約分別為2500K,120m/s,均高于簡化機理和詳細機理的預(yù)測值;單步機理預(yù)測的火焰有靠近噴嘴;但簡化機理和詳細機理相比,二者預(yù)測的溫度場與流場相差不大,生成物和中間組分分布也相差很小;六種機理預(yù)測出口溫度品質(zhì)較差;六種機理預(yù)測的NOx濃度嚴重超出該型燃機的設(shè)計標準,但詳細化學反應(yīng)機理GRI3.0預(yù)測的NOx的濃度最小,為116.53mg/m~3,符合該燃機的實驗值;除單步機理外,其他五種機理預(yù)測的CO濃度也嚴重超標,化學反應(yīng)機理對CO濃度的預(yù)測影響不大。
【學位單位】：沈陽工程學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK471
【部分圖文】：

高冷氣利用率[47]。GE公司和西門子公司都采取旋流器和噴嘴合二為一的設(shè)計，如圖1.1所示，這樣先進的燃燒室設(shè)計跟以前的旋流器和噴嘴分離的設(shè)計相比，具有燃料與空氣混合的均勻性高、火焰的熱點溫度低等優(yōu)勢，同時，此項技術(shù)也可大幅度提高火焰的穩(wěn)定性。圖 1.1 三菱的 V Nozzle 燃料噴嘴Fig.1.1 V Nozzle of Mitsubishi

圖 1.2 旋流器結(jié)構(gòu)Fig.1.2 Swirler structure業(yè)實踐，對燃氣輪機運行又有了更加清楚x 排放標準，對后續(xù)的數(shù)值模擬工作不僅調(diào)研，發(fā)現(xiàn) NOx 排放還是困擾問題，特常，電廠的處理辦法是采用煙氣脫硝的方了設(shè)備的投資費用，導致經(jīng)濟性降低，因，因此燃燒優(yōu)化變得尤為重要，特別是采規(guī)律，對知道燃氣輪機燃燒室的優(yōu)化設(shè)計與方法的方法，使用不同的化學反應(yīng)機理，對某值計算。并將得到的結(jié)果與試驗值以及前本文具體研究方法：

散坐標輻射(DO)模型。由于 DO 模型O 模型。：方向向量； ：散射方向向量；s數(shù)； ：Stefan-Boltzmann 常數(shù)( 向)；t：當?shù)販囟龋?：相位函數(shù)中，由空間角離散而成的立體角 個立體角。 和 分別為極角和不變的。由于對稱，在二維中，只需 8 個方向，如圖 2.1 所示。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾文;張經(jīng)璞;陳保東;馬洪安;梁雙;;重型燃氣輪機燃燒過程的反應(yīng)動力學數(shù)值模擬[J];推進技術(shù);2015年05期

2 蔣洪德;任靜;李雪英;譚勤學;;重型燃氣輪機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];中國電機工程學報;2014年29期

3 金戈;齊兵;;R0110合成氣燃燒室方案設(shè)計和數(shù)值模擬[J];燃氣輪機技術(shù);2013年03期

4 王慧汝;金捷;;采用不同航空煤油反應(yīng)機理模擬模型燃燒室兩相燃燒流場[J];燃氣渦輪試驗與研究;2013年04期

5 包文飛;李明;牟影;王巍龍;;R0110重型燃氣輪機DLN燃燒室NOx排放特性研究[J];燃氣渦輪試驗與研究;2013年01期

6 龔光英;;航改工業(yè)燃氣輪機設(shè)計特點分析[J];燃氣渦輪試驗與研究;2012年S1期

7 韓少冰;鐘兢軍;;燃氣輪機在商船上的應(yīng)用及其技術(shù)發(fā)展趨勢[J];中國航海;2011年02期

8 李孝堂;;燃氣輪機的發(fā)展及中國的困局[J];航空發(fā)動機;2011年03期

9 郭嘯峰;魏小林;張宇;李森;;采用詳細化學反應(yīng)機理模擬燃燒污染物生成的研究進展[J];力學進展;2011年03期

10 鄭韞哲;姚兆普;朱民;;不同反應(yīng)機理及模型對燃氣輪機燃燒室數(shù)值模擬結(jié)果的影響[J];動力工程學報;2010年07期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 蔡文祥;環(huán)形燃燒室兩相燃燒流場與燃燒性能數(shù)值研究[D];南京航空航天大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 于征磊;燃氣輪機燃燒室過渡段流場數(shù)值模擬[D];吉林大學;2011年

2 王迪;燃氣輪機燃燒室污染生成的數(shù)值分析[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2010年

3 賀紅娟;雙燃料燃燒室燃燒流場數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學;2009年

4 薩仁高娃;燃氣輪機干式低NOx燃燒室的性能數(shù)值模擬分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2006年

本文編號：2872358