Соболев В
CJSC Ecotop, Санкт Петербург, България Санкт Петербургски държавен политехнически университет, България
Тази работа е посветена на численото симулиране на турбулентен дифузионен пламък на метан-въздушен пламък в прямоточна вихрова горелка, произведена от Ecotop (Санкт Петербург). Пламъкът е изчислен с помощта на компютърния код CFX (ANSYS Inc.) и многопроцесорния компютърен комплекс на Лабораторията по приложна математика и механика на Държавния политехнически университет в Санкт Петербург. Изчисленията на стационарна горелка в неограничено пространство се извършват за няколко стойности на коефициента на излишък на въздух, подаван към горелката. Резултатите от изчисленията съдържат полетата на скоростта, средната температура, средните концентрации на основните компоненти и азотните оксиди, разпределението на мощността на топлоотдаване и обемното излъчване на топлинно излъчване в пространството.
Заключение
Документът демонстрира използването на съвременен търговски софтуер и многопроцесорни системи за числено симулиране на турбулентно изгаряне на природен газ в еднократна вихрова горелка с голям капацитет (ZAO Ecotop, Санкт Петербург), използвана в блокове на местни държавни централи. Извършена е серия от числени изчисления за три режима на работа на горелката, съответстващи на излишен, стехиометричен и недостатъчен въздушен поток (за пълно окисляване на горивото). За всеки от режимите се получават изчислените полета на средни скорости, температури и концентрации на компонентите. Определят се структурните елементи на струята (зона на рециркулация, горещ "купол", слой на смесване и далечен след). Установено е, че изчислените стойности на концентрациите на азотни оксиди в пламъка са в съответствие слитературни данни.
По-нататъшното усъвършенстване на модела ще бъде извършено в следните области: 1) като се вземе предвид влиянието на стените на горивната камера, както и възможното взаимодействие на струи на различни горелки; отчитане на влиянието на гравитацията; 2) вземане под внимание на кинетиката на процесите на горене и производството на междинни продукти (като въглероден окис) в рамките на по-подробен модел на горене; 3) като се вземе предвид възможното образуване и последващо окисляване на сажди; 4) допълнително калибриране и обосновка на избора на модели на турбулентност и топлинно излъчване; 5) анализ на възможността за локално изчезване на фрагменти от турбулентен пламък; 6) нестационарни режими на горене и изтичане на продукти от горенето.
Доколкото са взети под внимание изброените по-горе фактори, трябва да се извърши числено симулиране на работата на горелката в целия диапазон от възможни дебити на гориво и въздух.