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一体化炉灶内流场特性研究

作　者: 刘丹
导　师: 仇性启
学　校: 中国石油大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 一体化炉灶空气动力场冷态模化 RSM模型辐射模型
分类号: TS914.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

论文针对目前炊事炉灶由于缺乏炉灶结构设计与强化传热理论研究所导致的能源消耗过大,利用率低等问题,在查阅大量相关文献的基础上,应用燃烧模化的方法将对热态炉膛内高温烟气的流动特性研究转化为冷态炉膛的空气动力场的流动特性研究并针对现有一体化炉灶进行冷态实验研究,得出炉内空气动力场的流动特性有以下几方面:首先,对于不同的轴向断面,速度沿径向变化曲线趋势为由入口中心向边壁区域速度呈现明显的先递增后递减双峰结构,并在r=90mm区域附近,存在能量分配不合理现象。然后,由于炉膛空间限制所形成的烟气回流区对炉内传热性能的影响较小。最后,应在r=70mm-110mm这一影响炉膛整体换热性能的关键区域内加设具体的强化传热装置,提高一体化炉灶的整体传热性能。根据上述实验结论对现有一体化炉灶结构进行改进,并应用FLUENT 6.2软件对不同一体化炉灶结构进行三维数值模拟分析,最后应用场协同原理推导出一体化炉灶的最佳流场结构。经以上分析可知:在一体化炉灶内加设两层扰流板,各层扰流板均开一个烟气流动槽,第一层扰流板半径为200mm,开槽方向与排烟口同向,第二层扰流板半径为275mm,开槽方向与排烟口反向,这种扰流板结构可以形成最佳流场结构,使整体换热性能最高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 课题研究意义  10-11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 中餐炉灶发展现状  11-12
    1.2.2 燃烧模化研究现状  12-13
    1.2.3 空气动力场测量技术发展现状  13-15
  1.3 研究内容  15
  1.4 研究路线  15
  1.5 创新点  15-17
第二章燃烧理论及其模化  17-30
  2.1 基本控制方程  17-18
  2.2 燃烧系统模化法则  18-21
    2.2.1 相似第一定理  18-19
    2.2.2 相似第二定理  19
    2.2.3 相似第三定理  19-20
    2.2.4 相似准则  20-21
  2.3 燃烧模化方法  21-25
    2.3.1 炉内等温流动过程的模化  21
    2.3.2 用等温模型近似模化非等温流动的方法  21-24
    2.3.3 燃烧模型  24
    2.3.4 数学模型  24-25
  2.4 一体化炉灶冷态模化设计  25-30
    2.4.1 一体化炉内烟气流速  25-26
    2.4.2 一体化炉内烟气燃烧温度  26-28
    2.4.3 一体化炉内烟气雷诺数  28
    2.4.4 一体化炉灶冷模计算  28-30
第三章冷态模化实验  30-37
  3.1 一体化炉灶设计  30-31
  3.2 实验设计  31-32
    3.2.1 实验装置  31
    3.2.2 实验方法及步骤  31-32
  3.3 LDV 测试系统设计过程  32-35
    3.3.1 控制参数设计  32-33
    3.3.2 FIND 软件参数设计  33-35
  3.4 示踪粒子的选择  35-37
第四章一体化炉灶内空气动力场实验分析  37-44
  4.1 空气动力场流动特性  37-39
  4.2 断面最大速度  39
  4.3 回流区流动特性  39-40
  4.4 空气动力场流动特性的数学表达  40-42
  4.5 不同操作参数对流场的影响  42-43
  4.6 小结  43-44
第五章一体化炉灶内流场数值模拟  44-63
  5.1 网格划分  44
  5.2 确定计算模型  44-47
    5.2.1 湍流模型的选择  44-45
    5.2.2 辐射模型的选择  45
    5.2.3 边界条件的选择  45-47
  5.3 实验测量与模拟结果对比分析  47-48
  5.4 不同结构炉灶内流场分析  48-62
    5.4.1 加设扰流装置后的炉膛流场特性分析  48-54
    5.4.2 改进扰流装置后的炉膛流场特性分析  54-60
    5.4.3 不同结构的炉膛流场特性对比  60-62
  5.5 小结  62-63
第六章基于场协同原理的速度场优化分析  63-69
  6.1 速度场的优化模型  63-65
  6.2 速度场协同方程  65-66
    6.2.1 速度场协同方程的建立  65
    6.2.2 速度场协同方程的证明  65-66
  6.3 一体化炉灶内速度场协同方程  66-69
第七章结论与展望  69-71
  7.1 结论  69
    7.1.1 理论成果  69
    7.1.2 主要结论  69
  7.2 展望  69-71
参考文献  71-73
攻读硕士期间取得的学术成果  73-74
致谢  74

一体化炉灶内流场特性研究

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