Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2019
Ключевые слова: тепломассообмен, аэродинамика, вихревые многофазные турбулентные реагирующие течения, физическое и математическое моделирование, бесконтактные методы диагностики, 3D численные расчеты, способы управления процессами переноса, перспективные вихревые топочные устройства, горение низкокачественного угля, энергоэффективность, экологическая безопасность
Аннотация: С помощью PIV-системы «ПОЛИС» получены результаты измерений поля скорости трехмерного турбулентного закрученного потока в созданной изотермической лабораторной модели усовершенствованной четырёхвихревой топки;?В симметричной конфигурации топки, когда сопла вторичного и третичного дутья одинаковые, экспериментально получена карта реПоказать полностьюжимов течения. Установлено, что определяющим является соотношение скоростей потоков на выходе из боковых и фронтальных сопел (параметр b). Результаты измерений, проведенных в широком диапазоне начальных скоростей, позволяют выделить три диапазона значений данного параметра, которым соответствуют режимы течения с регулярной (четыре симметричных вихря, b ≥ 2), переходной (2 > b > 1) и нерегулярной вихревой структурой (b ≤1). Картина течения является квазистационарной для всех значений b. В то же время с практической точки зрения наиболее благоприятными для работы котла являют режимы при b ≥ 2, при которых обеспечивается наличие интенсивно закрученного течения с четырьмя симметричными сопряженными вихревыми структурами во всем объеме топки. За счет этого происходит «омывание» теплообменных поверхностей котла, что на практике препятствует их шлакования. Результаты измерений, полученные в диапазоне автомодельности режимов течения при Re > 2.4*104, позволяют их использовать для верификации используемых математических моделей.?Создана и обоснована математическая модель изотермической аэродинамики в модели четырехвихревой топочной камере. На основе расчета показано, что в четырехвихревой топочной камере реализуется существенно нестационарный режим течения и получение сходящегося стационарного решения невозможно. Поэтому предложено использование нестационарных вихреразрешающих методов расчета на основе URANS и гибридных RANS/LES моделей турбулентности. ??На основе сравнения результатов экспериментального и численного исследования аэродинамики изотермического течения в лабораторной модели четырёхвихревой топки, была выполнена верификация и предложено использовать модель на основе гибридной RANS/LES (DES) турбулентности, которая позволяет более точно воспроизводить пульсационные характеристик пульсационного потока. Что будет иметь важное значение при расчете процессов смешения и горения пылегольного топлива. ?Результаты расчетного исследования выявили, что осредненные по времени картины течения симметричны по всей длине топки. В топочной камере формируются четыре сопряженных вихревых структуры, которые распространяются через всю топочную камеру, от нижней зоны, где отсутствуют струйные потоки, в зоне ввода струй, в зоне над струями и на выходе из топочной камеры. Структура потока в сечениях по ярусам сопел не только подобна, но и уровень скоростей и пульсаций потока близок. Это говорит о хорошей организации потока в топочной камере, возможности управления и регулирования режимов работы в широком диапазоне параметров, что будет подробно исследоваться на следующих этапах работы.?