刘恺
,
由长福
工程热物理学报
本文采用了基于有限元的虚拟区域法在亚颗粒尺度上对单个焦炭颗粒在大空间的下落运动燃烧过程进行了数值模拟.控制方程为低马赫数可压缩流动方程及相应的能量和组分守恒方程.基于虚拟区域法的思想将颗粒视为浸入在背景网格中的有限大小区域,在有限元方法的离散方程中引入拉格朗日乘子保证颗粒区域速度场的刚体运动以及能量和组分方程边界条件.各方程采用分离变量求解的分步方法求解.本文给出了焦炭颗粒沉降燃烧的计算结果,同时证明了虚拟区域法可用于亚颗粒气固燃烧模拟.
关键词:
焦炭燃烧
,
虚拟区域法
,
亚颗粒尺度
,
分步方法
王潜龙
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汪小憨
,
曾小军
,
赵黛青
工程热物理学报
焦炭燃烧在固体含碳燃料燃烧进程中占有主导地位，常规燃烧温度范围内（1273-1700K）的焦炭燃烧过程研究及其模型化对于燃烧设备的设计和优化具有重要的意义。本文根据实际炉内的炭粒燃烧情况，将焦炭燃烧的模拟过程分解成几个环节分别进行研究，即热解后焦炭的初始化学反应活性、焦炭燃烧中化学活性变化、外部氧的扩散对于内孔燃烧的影响，并给出了相关过程的模型计算式。通过与已有管式炉实验结果的比较，新模型的预测结果能较好地反映焦炭的真实燃烧状况。与目前常用的焦炭燃烧模型相比，本模型具备一定的燃料通用性，计算负荷低且能保持相当的预测精度，可耦合到大型燃烧计算程序之中，更为有效地指导：实际燃烧设备的优化设计。
关键词:
焦炭燃烧
,
模型构建
,
数值模拟
,
含碳燃料
