圆射流与撞击流流场数值模拟

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1、AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringNumericalSimulationOftheRoundJetandtheImpingingStreamCandidate:ChenYingMajor:EngineeringThermophysicsSupervisor:Prof.LiuZhaoHuiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声

2、明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位

3、论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要由于撞击流气化炉碳转化率高达98%、气化效率高、设备寿命长，可靠性与可用率高，因此广泛用于联合循环（IGCC）发电装置。且经实验测定撞击流工业进程中热、质传递系数均得到强化，故化学工程中的近乎任何一种过程，都可以用撞击流来实现，而且撞击流对比惯用的方法很可能效率更高和能耗较低。因此，本文首先计算多喷嘴撞击流装置的组成部分——单喷嘴圆射流，以探究单个圆射流的流体特性。在此基础上以本课题组撞击流装

4、置为计算对象，计算撞击流装置的流体特性，以期深入了解撞击流装置。本文基于FLUENT软件，对单喷嘴圆射流平均场量和统计量进行计算，得到了以下结论：（1）应用LES计算气相和气固两相圆射流比realizablek-ε和RSM模型总体上与实验数据（Elsaadawy、Hussein、Yuu）最为吻合，且对于圆射流的实际流场计算最好，并能够清楚的反映圆射流涡的形成、发展及破碎状态。（2）对低、中、高雷诺数圆射流的流场特征进行比较，得出随雷诺数的增加，射流核心区长度增大，流场脉动速度增加，流场涡量增加，且圆射流由短粗变成细长。（3）对于气固两相圆射流，颗粒的存在降低了气相流动的平均速度，且

5、颗粒St数越小对气相流场脉动速度削弱越强，颗粒St数越小越容易被大涡结构影响从而分散在射流的充分发展段。本文基于FLUENT软件，对撞击流流场进行计算，得到了以下结论：（1）应用雷诺应力RSM模型计算的撞击流平均场量比realizablek-ε与PIV实验结果更加吻合。（2）撞击流径向射流的衰减速率要比圆射流的轴向速度衰减率高很多。（3）应用LES计算撞击流瞬时流场与撞击流实际流场更为相似。关键词：圆射流撞击流大涡模拟雷诺数I华中科技大学硕士学位论文AbstractForitshighcarbonconversionrate(upto98%),highgasificationeff

6、iciencyandreliability,theImpingingStreamgasificationfurnaceiswidelyusedinIGCCpowerplant.IthasbeenprovedbyexperimentsthattheheatandmasstransfercoefficientsarehighlystrengthenedintheImpingingStream.Inaddition,ImpingingStreamcanevenbeusedinallkindsofchemicalengineeringprocesses,andthismethodismor

7、eefficiencyandneedlessenergycontrasttothetraditionalmethods.Inthispaper,asingleroundjetnozzleaspartofmulti-nozzleimpingingstreamwasstudiedtoexplorefluidpropertiesofthesingleroundjet.Basedontheseresearches,westudiedthegroupImpingingStrea