[發明專利]一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法

在審

• 申請號: 201910561643.6
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110263467A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李志偉;孟雨生;張秀宇;李曉明;武英杰
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務所(普通合伙) 34139
• 代理人: 胡艷

本發明公開了一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法，屬于電站鍋爐技術領域，現提出如下方案，其包括以下步驟，S1：根據四角切圓鍋爐的實際尺寸，建立鍋爐的幾何模型；S2：對建立的幾何模型進行網格劃分；S3：將劃分好的網格導入求解器；S4：設置數值計算模型；S5：設置材料屬性；S6：設置邊界條件；S7：設置離散格式、數值求解方法以及收斂參數；S8：初始化并進行求解；S9：進行速度場與溫度場的場協同計算；S10：后處理查看計算結果。本發明數值分析方法不僅具有花費低，效率高的特點，而且得到的信息量很大，有助于四角切圓鍋爐燃燒過程的深入研究。

技術領域

本發明涉及電站鍋爐技術領域，尤其涉及一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法。

背景技術

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭在一次能源中占據主導地位，我國的這種能源結構決定了燃煤發電在我國電力工業中的主導地位，并且這種主導地位在可預見的相當長的一段時間內都不會改變。四角切圓鍋爐煤粉著火穩定性好、風粉混合均勻而且煤種適應性強，諸多優點決定了四角切圓燃燒方式是我國燃煤電站中應用最廣泛且最成熟的燃燒方式。

長期以來，對四角切圓鍋爐的研究主要是通過試驗手段，但由于試驗周期長、成本高以及難度大等弱點的存在，導致研究者不能很好的掌握爐膛內部的流場、溫度場等信息，這些信息對于研究爐內煙氣流動、傳熱及燃燒等是非常重要的。

為此，本發明提出一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于場協同原理的四角切圓鍋爐數值分析方法，包括以下步驟，

S1：根據四角切圓鍋爐的實際尺寸，建立鍋爐的幾何模型；

S2：對建立的幾何模型進行網格劃分；

S3：將劃分好的網格導入求解器；

S4：設置數值計算模型；

S5：設置材料屬性；

S6：設置邊界條件；

S7：設置離散格式、數值求解方法以及收斂參數；

S8：初始化并進行求解；

S9：進行速度場與溫度場的場協同計算；

S10：后處理查看計算結果。

優選的，所述S1和S2步驟中，采用GAMBIT軟件進行幾何模型的建立以及網格的劃分，所述S2步驟中，采用六面體結構化網格進行網格劃分，對燃燒器區域網格進行適當加密，同時為了減小偽擴散的影響，應盡量使燃燒器區域網格的劃分與風粉噴出的方向相一致，并在劃分好網格之后進行網格質量檢查，另外，為保證計算準確度以及計算成本，應進行網格獨立性測試。

優選的，所述S3步驟中，采用FLUENT求解器進行數值求解。

優選的，所述S4步驟中，湍流模型選擇Standard k-ε模型，輻射模型選擇P-1輻射模型，使用WSGGM模型計算煙氣發射率，氣相化學反應模型選擇非預混模型，離散相模型采用隨機軌道模型模擬煤粉顆粒的運動，煤粉粒徑分布采用Rosin-Rammler模型進行模擬，煤粉脫揮發分采用雙步競爭反應模型進行模擬，煤焦燃燒采用動力/擴散控制模型進行模擬。

優選的，所述S5步驟中，對于氣相燃燒中的材料主要定義混合屬性和氣體輻射特性，對于燃燒顆粒材料主要定義密度、比熱容以及顆粒輻射特性。