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高原燃油暖风机燃烧室空气动力场的数值模拟

作　者: 刘忠
导　师: 王智伟
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 供热、通风与空调工程
关键词: 高原燃油暖风机数值模拟两级计算空气动力场
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

高原燃油暖风机体积较小、机动性能较强，是供给高海拔地区军队帐篷，房屋热量的一种较理想的取暖装置。对高原燃油暖风机的研究可以通过实验方法来完成，也可以通过数值模拟的方法实现。本文便是运用数值模拟的方法来研究暖风机特性的。首先模拟燃烧器，所选用的湍流流动模型为可实现的κ-ε模型，通过用实验测得的实验数据与模拟值是否吻合来判断我们所建立的物理模型及所选用的湍流流动模型的正确性。然后通过两级计算的方法，分别对不同海拔高度、喷火筒形状、根部风大小、旋流叶片的倾角以及有无回热板时对燃烧室空气气流组织的影响进行模拟。对燃烧室模拟所选用的湍流流动模型为标准κ-ε模型。从而得出使高原燃油暖风机易点火、火焰稳定、燃烧充分的喷火筒形状、根部风的大小以及旋流叶片的倾斜角度，为工程技术人员设计高原燃油暖风机提供一定的根据。

全文目录

1 绪论  9-15
  1.1 暖风机的结构  9-10
  1.2 高原暖风机的工作过程  10-12
    1.2.1 燃烧方式的选择  10-11
    1.2.2 高原燃烧的特点  11-12
  1.3 高原暖风机配风器的工作原理  12
  1.4 本课题研究的背景及其内容  12-15
    1.4.1 本课题研究的背景  12-13
    1.4.2 本课题研究的内容  13-15
2 物理模型及数学模型  15-29
  2.1 物理模型的建立  15-18
    2.1.1 暖风机的进风量  15-17
    2.1.2 燃烧器和燃烧室的简化  17-18
  2.2 流体力学的普适方程及其封闭性  18-20
    2.2.1 质量守恒方程  18
    2.2.2 动量平衡方程  18-19
    2.2.3 守恒和平衡方程式的统一形式  19-20
  2.3 湍流流动模型  20-29
    2.3.1 湍流均流的描述  20-22
    2.3.2 湍流粘性系数模型  22-29
3 通用微分方程的离散及边界处理  29-38
  3.1 离散化方法  29-34
    3.1.1 泰勒级数展开法  30-31
    3.1.2 控制容积法  31-32
    3.1.3 一阶迎风格式  32-34
  3.2 流场的计算  34-37
  3.3 边界的处理  37-38
4 暖风机燃烧器数值计算的实验验证  38-57
  4.1 暖风机燃烧器和实验空间的数值模拟  38-44
    4.1.1 燃烧器的数值模拟  38-40
    4.1.2 实验空间的数值模拟  40-44
  4.2 实验空间空气动力场的实验测定  44-57
    4.2.1 实验目的  44
    4.2.2 实验装置及仪器  44
    4.2.3 实验方法  44-46
    4.2.4 实验数据与数值计算的比较  46-57
5 燃烧器及燃烧室的数值模拟  57-69
  5.1 燃烧器和燃烧室的冷态模拟  57-59
    5.1.1 不同工况的数值模拟  57-58
    5.1.2 边界条件  58
    5.1.3 燃烧器和燃烧室的结构  58-59
  5.2 模拟结果及分析  59-67
    5.2.1 海拔高度对空气动力场的影响  59-61
    5.2.2 喷火筒对空气动力场的影响  61-64
    5.2.3 回热板对空气动力场的影响  64-65
    5.2.4 根部风空气动力场的影响  65-66
    5.2.5 根部风空气动力场的影响  66-67
  5.3 模拟结果总结  67-69
6 结论及展望  69-72
  6.1 结论  69-70
  6.2 对本课题工作的展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-74

高原燃油暖风机燃烧室空气动力场的数值模拟

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