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脉动燃烧器尾管流动与传热数值模拟

作　者: 丁伟玲
导　师: 董芃
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 脉动燃烧器尾管流动与传热边界层数值模拟
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

脉动燃烧是在声振条件下发生的一种周期性的燃烧过程。由于压力、速度脉动的结果,很大程度上强化了传热、传质及动量传递过程,从而使得脉动燃烧产品具有很高的燃烧效率、热效率、燃烧强度和很低的污染物排放量。脉动燃烧技术的应用范围涉及锅炉采暖、化工分解与合成、石灰水泥煅烧等工业生产。尾管作为脉动燃烧器重要的组成部件,能够产生高温高频脉动气流,可成倍提高传热系数,是一种非常理想的换热装置。研究尾管内烟气流动与传热将有助于优化脉动燃烧器的设计,使脉动燃烧系统更加紧凑。本文对脉动燃烧器尾管内烟气流动与传热进行了数值模拟,主要内容如下:(1)根据脉动流动的特点,建立了边界层流动和传热模型。(2)采用SIMPLER算法模拟了尾管内层流流动与对流传热过程。在这个过程中考虑了温度对主要物性参数的影响,分析了在流动入口压力梯度为周期性变化时不同频率和振幅对流动和传热的影响,分析了截面上的速度分布、温度分布;(3)采用SIMPLER算法模拟了尾管内湍流流动与对流传热过程。对于湍流核心区的流动用标准k ? ?模型求解,对于壁面区则利用边界层模型进行求解,然后将壁面区与湍流核心区的物理量联系起来,对不同振幅和频率下湍流脉动流动与传热特性进行比较,得出频率和振幅对脉动流动与传热的影响规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-12
    1.1.1 脉动燃烧技术发展史  9-10
    1.1.2 脉动燃烧器概况  10
    1.1.3 脉冲燃烧器的特点  10-11
    1.1.4 脉动燃烧器尾管流动与传热难点分析  11-12
  1.2 国内外研究状况  12-15
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-15
  1.3 边界层理论概述  15-18
    1.3.1 边界层理论的产生和发展  16
    1.3.2 边界层理论的基本原理  16-17
    1.3.3 国内外在边界层方向研究概况  17-18
  1.4 本课题的主要研究内容  18-19
第2章层流状态下的脉动燃烧器尾管流动与传热  19-31
  2.1 物理模型  19
  2.2 辐射传热份额分析  19-21
  2.3 数学模型  21
  2.4 边界条件及初始条件  21-23
  2.5 数值计算方法  23-29
  2.6 本章小结  29-31
第3章湍流状态下的脉动燃烧器尾管流动与传热  31-36
  3.1 引言  31
  3.2 数学模型  31-32
  3.3 边界条件及初始条件  32-34
  3.4 数值计算方法  34-35
    3.4.1 核心区处理  34-35
    3.4.2 近壁区处理  35
  3.5 本章小结  35-36
第4章数值计算结果与分析  36-53
  4.1 层流脉动数值计算及分析  36-46
    4.1.1 速度分布  36-38
    4.1.2 温度分布  38-40
    4.1.3 Re 变化  40
    4.1.4 壁面摩擦系数的变化  40-42
    4.1.5 Nu 数的变化  42-46
  4.2 湍流脉动数值计算及分析  46-52
    4.2.1 速度分布  46-48
    4.2.2 温度分布  48-50
    4.2.3 Re 的变化  50-51
    4.2.4 Nu 数的变化  51-52
  4.3 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  60

脉动燃烧器尾管流动与传热数值模拟

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