高原燃油暖风机燃烧室空气动力场的数值模拟

【摘要】： 高原燃油暖风机体积较小、机动性能较强，是供给高海拔地区军队帐篷，房屋热量的一种较理想的取暖装置。对高原燃油暖风机的研究可以通过实验方法来完成，也可以通过数值模拟的方法实现。 本文便是运用数值模拟的方法来研究暖风机特性的。首先模拟燃烧器，所选用的湍流流动模型为可实现的κ-ε模型，通过用实验测得的实验数据与模拟值是否吻合来判断我们所建立的物理模型及所选用的湍流流动模型的正确性。然后通过两级计算的方法，分别对不同海拔高度、喷火筒形状、根部风大小、旋流叶片的倾角以及有无回热板时对燃烧室空气气流组织的影响进行模拟。对燃烧室模拟所选用的湍流流动模型为标准κ-ε模型。从而得出使高原燃油暖风机易点火、火焰稳定、燃烧充分的喷火筒形状、根部风的大小以及旋流叶片的倾斜角度，为工程技术人员设计高原燃油暖风机提供一定的根据。 【关键词】：高原燃油暖风机 数值模拟 两级计算 空气动力场
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK16
【目录】：

• 1 绪论9-15
• 1.1 暖风机的结构9-10
• 1.2 高原暖风机的工作过程10-12
• 1.2.1 燃烧方式的选择10-11
• 1.2.2 高原燃烧的特点11-12
• 1.3 高原暖风机配风器的工作原理12
• 1.4 本课题研究的背景及其内容12-15
• 1.4.1 本课题研究的背景12-13
• 1.4.2 本课题研究的内容13-15
• 2 物理模型及数学模型15-29
• 2.1 物理模型的建立15-18
• 2.1.1 暖风机的进风量15-17
• 2.1.2 燃烧器和燃烧室的简化17-18
• 2.2 流体力学的普适方程及其封闭性18-20
• 2.2.1 质量守恒方程18
• 2.2.2 动量平衡方程18-19
• 2.2.3 守恒和平衡方程式的统一形式19-20
• 2.3 湍流流动模型20-29
• 2.3.1 湍流均流的描述20-22
• 2.3.2 湍流粘性系数模型22-29
• 3 通用微分方程的离散及边界处理29-38
• 3.1 离散化方法29-34
• 3.1.1 泰勒级数展开法30-31
• 3.1.2 控制容积法31-32
• 3.1.3 一阶迎风格式32-34
• 3.2 流场的计算34-37
• 3.3 边界的处理37-38
• 4 暖风机燃烧器数值计算的实验验证38-57
• 4.1 暖风机燃烧器和实验空间的数值模拟38-44
• 4.1.1 燃烧器的数值模拟38-40
• 4.1.2 实验空间的数值模拟40-44
• 4.2 实验空间空气动力场的实验测定44-57
• 4.2.1 实验目的44
• 4.2.2 实验装置及仪器44
• 4.2.3 实验方法44-46
• 4.2.4 实验数据与数值计算的比较46-57
• 5 燃烧器及燃烧室的数值模拟57-69
• 5.1 燃烧器和燃烧室的冷态模拟57-59
• 5.1.1 不同工况的数值模拟57-58
• 5.1.2 边界条件58
• 5.1.3 燃烧器和燃烧室的结构58-59
• 5.2 模拟结果及分析59-67
• 5.2.1 海拔高度对空气动力场的影响59-61
• 5.2.2 喷火筒对空气动力场的影响61-64
• 5.2.3 回热板对空气动力场的影响64-65
• 5.2.4 根部风空气动力场的影响65-66
• 5.2.5 根部风空气动力场的影响66-67
• 5.3 模拟结果总结67-69
• 6 结论及展望69-72
• 6.1 结论69-70
• 6.2 对本课题工作的展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-74

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