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生物質濃淡生物質燃燒機噴口氣固兩相流動的數值模擬
摘 要：在實驗基礎上，運用RN C-ASM和FCFSRT模型對生物質旋流濃淡生物質燃燒機的氣固兩相流進行數值模擬，并與實驗結果進行對比，得出了合理的顆粒速度場和濃度場；比較和計算了濃縮和未濃縮的顆粒場特性，說明了濃淡分離生物質燃燒機的濃淡燃燒的機理：最后對濃淡分離生物質燃燒機生物質混合特性作了數值模擬，指出了生物質濃淡混合的區域圖10參6
0引言
生物質濃淡生物質燃燒機由于其生物質濃度可調、低負荷穩燃低NQ排放等性能而得到廣泛應用，但對生物質濃淡生物質燃燒機噴口兩相流動特性的研究，一般都基于實驗因為對旋轉流動的兩相流動數值模擬研究，沒有較好的模型，k-Xkp模型‘11的模擬結果與實驗結果差別較大。特別在回流區附近因此，旋轉流場的顆粒場特性的研究不夠充分。
由于確定流場頻譜的困難，氣固兩相流顆粒湍流脈動頻譜隨機軌道模型（FSRT模型）‘21在工程上的應用受到限制作者曾提出確定流場特征頻率和頻譜的方法，繼而提出了脈動特征頻率—頻譜隨機軌道模型（FCFSRT模型戶1，并使用該模型數值模擬了小尺度范圍內的顆粒湍流擴散問題，但未在工程兩相流動中使用。
本文在實驗研究的基礎上，使用FCFSRT模型對生物質旋流濃淡生物質燃燒機的氣固兩相流進行數值模擬。主要對顆粒場的模擬方法和結果進行分市斤o
1 FCSFSRT
對生物質旋流濃淡生物質燃燒機噴口流場流動采用作者提出的RN G-A SM模型。使用交錯網格的SIM PLE方法，按軸對稱流場計算，網格在一、二次風出口處布置較密，其它地方較疏（圖1），且隨數的變化而變化，網格數為12~ 5Q參考每一工況跌代500次左右時，計算精度達到10 5教量級，氣流場的計算結果見參考文獻[4]計算結果和實驗結果吻合得很好。
在計算時，顆粒運動方程(1)采用參考文獻中的空間變量法計算，使用參考文獻[1]中的統計方法進行顆粒場量統計，兩相流耦合計算時，對源項使用韋伯分布_進行處理
2結果分析
首先不考慮氣固耦合計算，給出顆粒運動的軌跡圖2和圖3是2種不同濃縮比時的全部顆粒軌跡圖dp= 44-m，取實驗用顆粒的平均值比較2圖可以看出：濃縮比為5:1時的顆粒軌跡濃縮比為1：1的顆粒軌跡靠近對稱軸處
顆粒的濃度分布和速度分布用(1Ⅸ100<100) 10s條顆粒軌跡統計而成圖4是軸向氣相速度和軸向顆粒相速度的比較。通過比較可以看出氣固兩相軸向速度的差別：
(1)顆粒相軸向速度分布比氣相軸向速度分布窄，峰值位置更靠近回流區
(2)每一截面上顆粒速度值比氣相速度值更大，雙峰更陡，而同一截面向外邊界的顆粒速度衰減比氣相速度的衰減快。
(3)在回流區內，顆粒的回流速度比氣相的回流速度小，一方面的原因進入回流區的顆粒軌跡比實際情況要少：另一方面，速度的統計不十分準確切向氣相速度和顆粒相速度的比較，它們的差別是：
f 11顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度的峰值大 (2)在流場上游，回流區附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度更靠近回流區
(3)在對稱軸附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度小。先不考慮濃淡分離，即從每個網格發出的
濃淡分離的一個重要特征是生物質能富集于回流區邊界附近。以達到強化燃燒的目魄生物質濃度濃淡比為7：1時，顆粒濃度的基本形狀與濃淡不分離的形狀相似（圖6），但高濃度區域向回流區靠近，這種濃度分布有利于生物質的點火和燃燒，即是濃淡分離穩燃機理所在
是否濃淡分離對顆粒濃度分布的差別對燃燒器的影響是重要的，這種差別可從濃度值位置來考慮圖7是同一工況下濃縮和未濃縮的顆粒濃度值的比較，取自圖5和圖6雖然這個差別的數量不大，但影響是大的。
圖7是否濃縮顆粒濃度值的軸向分布對比。 未濃縮實驗值㈣{}濃縮實驗值 相應的計算值粒數是相同的。從圖5可以看出：濃度分布和速度分布相類似，呈雙峰型結構，隨軸向距的增大，峰值逐漸下降。約在x /D=3.2后，顆粒分布均勻化但顆粒分布要比速度分布窄，即顆粒的橫向擴散比氣相的橫向擴散慢，顆粒濃度值位置要比氣相速度值位置更靠近回流區。顆粒的濃度分布雖然使用了1d條顆粒軌跡統計而成，但計算曲線不光滑。這是隨機顆粒軌道型模型的缺陷所在，但計算鹽線與實驗結果無論是分布范圍，還是幅值都比較吻合相應的計算值
為了考察濃淡兩股生物質流的混合情況，分別計算了僅濃側生物質和僅淡測生物質引起的噴口顆粒濃度場（圖8，圖9、將上述兩種相對濃度0.5等值線畫于圖10。從圖上可以看出：濃淡兩側粉流會聚于回流區邊界上，形成高濃度區，這正是濃淡燃燒的合理之處
3結語
生物質濃淡生物質燃燒機噴口的兩相流動特性是生物質燃燒機的重要特性本文對該流場作了研究顆粒場特性是使用Nacl示蹤法測量的。然后按Na_cl俘獲量與Nacl電導率的關系測得其濃度的分布o由于本文偏重于數值模擬。
摘 要：在實驗基礎上，運用RN C-ASM和FCFSRT模型對生物質旋流濃淡生物質燃燒機的氣固兩相流進行數值模擬，并與實驗結果進行對比，得出了合理的顆粒速度場和濃度場；比較和計算了濃縮和未濃縮的顆粒場特性，說明了濃淡分離生物質燃燒機的濃淡燃燒的機理：最后對濃淡分離生物質燃燒機生物質混合特性作了數值模擬，指出了生物質濃淡混合的區域圖10參6
0引言
生物質濃淡生物質燃燒機由于其生物質濃度可調、低負荷穩燃低NQ排放等性能而得到廣泛應用，但對生物質濃淡生物質燃燒機噴口兩相流動特性的研究，一般都基于實驗因為對旋轉流動的兩相流動數值模擬研究，沒有較好的模型，k-Xkp模型‘11的模擬結果與實驗結果差別較大。特別在回流區附近因此，旋轉流場的顆粒場特性的研究不夠充分。
由于確定流場頻譜的困難，氣固兩相流顆粒湍流脈動頻譜隨機軌道模型（FSRT模型）‘21在工程上的應用受到限制作者曾提出確定流場特征頻率和頻譜的方法，繼而提出了脈動特征頻率—頻譜隨機軌道模型（FCFSRT模型戶1，并使用該模型數值模擬了小尺度范圍內的顆粒湍流擴散問題，但未在工程兩相流動中使用。
本文在實驗研究的基礎上，使用FCFSRT模型對生物質旋流濃淡生物質燃燒機的氣固兩相流進行數值模擬。主要對顆粒場的模擬方法和結果進行分市斤o
1 FCSFSRT
對生物質旋流濃淡生物質燃燒機噴口流場流動采用作者提出的RN G-A SM模型。使用交錯網格的SIM PLE方法，按軸對稱流場計算，網格在一、二次風出口處布置較密，其它地方較疏（圖1），且隨數的變化而變化，網格數為12~ 5Q參考每一工況跌代500次左右時，計算精度達到10 5教量級，氣流場的計算結果見參考文獻[4]計算結果和實驗結果吻合得很好。
在計算時，顆粒運動方程(1)采用參考文獻中的空間變量法計算，使用參考文獻[1]中的統計方法進行顆粒場量統計，兩相流耦合計算時，對源項使用韋伯分布_進行處理
2結果分析
首先不考慮氣固耦合計算，給出顆粒運動的軌跡圖2和圖3是2種不同濃縮比時的全部顆粒軌跡圖dp= 44-m，取實驗用顆粒的平均值比較2圖可以看出：濃縮比為5:1時的顆粒軌跡濃縮比為1：1的顆粒軌跡靠近對稱軸處
顆粒的濃度分布和速度分布用(1Ⅸ100<100) 10s條顆粒軌跡統計而成圖4是軸向氣相速度和軸向顆粒相速度的比較。通過比較可以看出氣固兩相軸向速度的差別：
(1)顆粒相軸向速度分布比氣相軸向速度分布窄，峰值位置更靠近回流區
(2)每一截面上顆粒速度值比氣相速度值更大，雙峰更陡，而同一截面向外邊界的顆粒速度衰減比氣相速度的衰減快。
(3)在回流區內，顆粒的回流速度比氣相的回流速度小，一方面的原因進入回流區的顆粒軌跡比實際情況要少：另一方面，速度的統計不十分準確切向氣相速度和顆粒相速度的比較，它們的差別是：
f 11顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度的峰值大 (2)在流場上游，回流區附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度更靠近回流區
(3)在對稱軸附近，顆粒相切向速度的峰值比氣相切向速度小。先不考慮濃淡分離，即從每個網格發出的
濃淡分離的一個重要特征是生物質能富集于回流區邊界附近。以達到強化燃燒的目魄生物質濃度濃淡比為7：1時，顆粒濃度的基本形狀與濃淡不分離的形狀相似（圖6），但高濃度區域向回流區靠近，這種濃度分布有利于生物質的點火和燃燒，即是濃淡分離穩燃機理所在
是否濃淡分離對顆粒濃度分布的差別對燃燒器的影響是重要的，這種差別可從濃度值位置來考慮圖7是同一工況下濃縮和未濃縮的顆粒濃度值的比較，取自圖5和圖6雖然這個差別的數量不大，但影響是大的。
圖7是否濃縮顆粒濃度值的軸向分布對比。 未濃縮實驗值㈣{}濃縮實驗值 相應的計算值粒數是相同的。從圖5可以看出：濃度分布和速度分布相類似，呈雙峰型結構，隨軸向距的增大，峰值逐漸下降。約在x /D=3.2后，顆粒分布均勻化但顆粒分布要比速度分布窄，即顆粒的橫向擴散比氣相的橫向擴散慢，顆粒濃度值位置要比氣相速度值位置更靠近回流區。顆粒的濃度分布雖然使用了1d條顆粒軌跡統計而成，但計算曲線不光滑。這是隨機顆粒軌道型模型的缺陷所在，但計算鹽線與實驗結果無論是分布范圍，還是幅值都比較吻合相應的計算值
為了考察濃淡兩股生物質流的混合情況，分別計算了僅濃側生物質和僅淡測生物質引起的噴口顆粒濃度場（圖8，圖9、將上述兩種相對濃度0.5等值線畫于圖10。從圖上可以看出：濃淡兩側粉流會聚于回流區邊界上，形成高濃度區，這正是濃淡燃燒的合理之處
3結語
生物質濃淡生物質燃燒機噴口的兩相流動特性是生物質燃燒機的重要特性本文對該流場作了研究顆粒場特性是使用Nacl示蹤法測量的。然后按Na_cl俘獲量與Nacl電導率的關系測得其濃度的分布o由于本文偏重于數值模擬。
介紹實驗和數值模擬的結果表明：濃淡分離燃燒可控制高濃度生物質集中在湍流較為充分的回流區附近，這樣更有利于生物質燃燒該生物質燃燒機的實際運用表明：在低負荷下。其熱效率較高，同時可減少助燃油，具有較大的經濟效益
生物質燃燒機，http://www.jiegankeliji.com
生物質氣化站，http://www.598jx.com
