燃天然气单元玻璃熔窑火焰空间的三维数值模拟

【摘要】：本文系统阐述了国内外玻璃熔窑火焰空间中燃烧过程研究方法的发展,在综 合单元玻璃熔窑理论和实际作业过程的基础上,建立了具有实用意义的燃天然气 单元玻璃熔窑火焰空间的三维数学模型,包括气相流动、化学反应和辐射传热模 型。其中气相流动使用标准k-ε模型,化学反应使用有限反应速率/涡耗散模型, 辐射传热使用离散坐标模型。 研究过程使用Gambit软件进行网格划分;使用Fluent软件计算求解;使用 Tecplot软件将数值模拟得到的计算结果用图像表述出来。从而直观地表明火焰 空间的速度场和温度场分布,实现计算结果的可视化。 本课题研究了年产7200t燃天然气单元玻璃熔窑内火焰空间的气体的流动情 况和温度分布情况。从模拟图像可以看出,该三维数学模型能够比较客观的反映 燃天然气单元玻璃熔窑火焰空间的速度场和温度场的分布规律,对天然气燃烧技 术发展具有较大的实用价值;模型合理,收敛性良好,而且具有改变参数容易的 优点。同时,三维数值图像模拟技术由于具有直观、明了的表示数值计算的结果 等优点,在玻璃熔窑的研究中,被广泛的采纳和应用。 【关键词】：数值模拟 单元窑 天然气 火焰空间
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TQ171
【目录】：

• 前言6-7
• 第1章 绪论7-35
• §1． 1 天然气的性能和燃烧特点7-9
• §1． 2 燃天然气熔窑技术要旨9-13
• §1． 2． 1 天然气的输送和供应9-10
• §1． 2． 2 自增碳技术10-11
• §1． 2． 3 燃烧器的选择与安装11-12
• §1． 2． 4 安全使用天然气12-13
• §1． 3 单元窑的结构与特点13-16
• §1． 3． 1 单元窑简介13
• §1． 3． 2 国外单元窑发展情况13-14
• §1． 3． 3 国内单元窑发展情况14
• §1． 3． 4 “E”玻璃单元窑简述14-16
• §1． 4 燃烧过程的基本方程16-25
• §1． 4． 1 控制微分方程16-18
• §1． 4． 2 湍流流动模型18-23
• §1． 4． 3 火焰传热过程的基本方程23-24
• §1． 4． 4 气相燃烧模型24-25
• §1． 5 数学模拟技术在玻璃熔窑上应用25-34
• §1． 5． 1 玻璃熔窑数学模拟技术的发展25-28
• §1． 5． 2 数值模拟的步骤28-29
• §1． 5． 3 玻璃熔窑燃烧过程模拟的研究进展29-34
• §1． 6 本课题的任务和意义34-35
• 第2章 天然气燃烧火焰空间的三维数学模型35-46
• §2． 1 三维模型的构建35
• §2． 2 k-ε湍流模型35-37
• §2． 3 有限速率／涡耗散模型37-41
• §2． 4 辐射传热模型41-46
• §2． 4． 1 辐射传热模型概述41-42
• §2． 4． 2 DO模型42-43
• §2． 4． 3 灰气体加权平均(WSGGM)模型43-46
• 第3章 CFD求解方法与步骤46-56
• §3． 1 模型的求解方法46-47
• §3． 2 研究对象47-49
• §3． 3 CFD求解步骤49-56
• §3． 3． 1 定义计算模型49-50
• §3． 3． 2 建立实体模型和划分网格50-53
• §3． 3． 3 选择求解器与设定物质属性53-54
• §3． 3． 4 定义边界条件54-55
• §3． 3． 5 设定控制参数、初始化及计算55-56
• 第4章 模拟结果及分析56-78
• §4． 1 速度场模拟结果及分析56-66
• §4． 2 温度场模拟结果及分析66-77
• §4． 3 燃天然气窑炉火焰空间的设计77-78
• 结论78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

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