Математическое моделирование течения сплошных сред в вихревой камере

Математическое моделирование течения сплошных сред в вихревой камере

Автор: Зырянов А. В., Сарычев В. Д., Мурко В. И., Карпенок В. И.

Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu

Рубрика: Математическое моделирование. Численный эксперимент

Статья в выпуске: 8 т.17, 2024 года.

Бесплатный доступ

Статья посвящена численному моделированию процессов течения распыленного водоугольного топлива (ВУТ) в вихревой камере сгорания. ВУТ, состоящее из тонких угольных частиц, воды и специальных добавок, рассматривается не только как перспективный энергоноситель, способный повысить экономичность и экологичность энергетических комплексов, но и как исходный продукт для газификации угля. Вихревой способ подачи топлива обеспечивает стабильное и полное сгорание, способствует снижению выбросов вредных веществ и повышает КПД топливосжигающих установок. Математическое моделирование вихревого потока, реализованное на основе уравнений Навье-Стокса и модели турбулентности k-ε, позволяет анализировать параметры течения, предсказывать поведение топлива при различных условиях и оптимизировать конструкцию камеры. Проведенное моделирование на базе COMSOL Multiphysics подтверждает эффективность предложенной модели для анализа газодинамической ситуации в вихревой камере с тангенциальной подачей газа и топлива.

Еще

Водоугольное топливо, вихревая камера, математическое моделирование, comsol multiphysics, турбулентность

Короткий адрес: https://sciup.org/146282966

IDR: 146282966

Список литературы Математическое моделирование течения сплошных сред в вихревой камере

  • Делягин Г. Н. Сжигание высоко обводнённого топлива в виде водоугольных суспензий: сборник, М.: Наука, 1966. 45–55. [Delyagin G. N. Combustion of highly watered fuel in the form of coal-water slurries: collection, Moscow. Nauka, 1966. 45–55. (In Rus.)]
  • Делягин Г. Н. Об условиях совместного протекания процессов испарения воды и выгорания капли водоугольной суспензии, М.: Наука, 1967. 55–66. [Delyagin G. N. On the conditions for the simultaneous processes of water evaporation and combustion of a coal-water slurry drop, Moscow. Nauka, 1967. 55–66. (In Rus.)]
  • Делягин Г. Н., Сметанников Б. Н. Новые методы сжигания топлив и вопросы теории горения, М.: Наука, 1965. 126–140. [Delyagin G. N., Smetannikov B. N. New methods of fuel combustion and issues of combustion theory, Moscow. Nauka, 1965. 126–140. (In Rus.)]
  • Мурко В. И., Яо Лиминь, Цзя Чжэ Перспективы и возможности создания углехимического производства в Кузбассе с учетом опыта Китая. Международная научно-практическая конференция «Развитие производительных сил Кузбасса: история, современный опыт, стратегия будущего» в 4 т. Т. 1. Под ред. Академика Российской академии наук С. М. Алдошина: М.: 2024. 243–248. 1883. (ISBN 978–5–6052058–1–4) [Murko V. I., Yao Limin, Jia Zhe Prospects and possibilities of creating a coal chemical production in Kuzbass, taking into account the experience of China. International scientific and practical conference “Development of the productive forces of Kuzbass: history, modern experience, strategy of the future” in 4 vols. Vol. 1. Ed. Academician of the Russian Academy of Sciences S. M. Aldoshina: Moscow. 2024. 243–248. 1883. (ISBN 978–5–6052058–1–4) (In Rus.)]
  • Мурко В. И., Хямяляйнен В. А., Волков М. А., Баранова М. П. Возможности и перспективы реализации отходов технологии обогащения углей. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2019, 6, 165–172 [Murko V. I., Khyamyalyainen V. A., Volkov M. A., Baranova M. P. The opportunities and prospects for the implementation of non-waste coal preparation technology, Journal Mountain Information and Analytical Bulletin, 2019, 6, 165–172 (In Rus.)]
  • M. Alaa Musalam and Abdel Fattah A. Qaraman. The thermal behavior of the coal-water fuel (CWF). International Journal of Energy and Environmental Research, 2016, 4(3), 27–36.
  • Baranova M. P., Qian Li, Zhi–Ying Zheng, Feng-Chen Li, Kulagin V. A., Likhachev D. Utilization slurry coal-water fuel. Journal Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2014, 7(4), 474–480 (In Rus.)
  • Patent No. 2145038. M.cl. F 23 Q 5/00. Method of Combustion and Combustion Stabilization of the Water-Coal Fuel in the Settling Chamber (In Rus.). – No. 97120914/06.
  • Murko V, Karpenok V, Fedyaev V, Chernykh D Results of tests of a fuel additive on a coal-fired boiler, Journal of SFU, 2017, 10(8), 474–480 (In Rus.)
  • Murko V. I., Khyamyalyainen V. A. and Baranova M. P. The Creation of a Low-Capacity Boiler Plant on Coal-Enrichment Waste, 2019, International Science and Technology Conference “EastСonf”, Vladivostok, Russia, 2019, 1–4. doi: 10.1109/EastСonf.2019.8725397
  • Murko V., Baranova M., Grishina I. The intensification of the solid fuel grate-firing process. J. Phys.: Conf. Ser., 1261, 2019, 012024
  • Белов И. А., Исаев С. А. Моделирование турбулентных течений. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2001. 108. [Belov I. A., Isaev S. A. Modeling of turbulent flows. St. Petersburg: Balt. State Tech. Univ., 2001. 108. (In Rus.)]
  • Липанов А. М., Кисаров Ю. Ф., Ключников И. Г. Численный эксперимент в классической гидромеханике турбулентных потоков. Екатеринбург: УрРАН, 2001. 160. [Lipanov A. M., Kisarov Yu.F., Klyuchnikov I. G. Numerical experiment in classical hydromechanics of turbulent flows. Yekaterinburg: Ural RAS, 2001. 160. (In Rus.)]
  • Волков К. Н., Емельянов В. Н. Моделирование крупных вихрей в расчетах турбулентных течений. М.: Физматлит, 2008. 368. [Volkov K. N., Emelyanov V. N. Modeling of large vortices in turbulent flow calculations. Moscow. Fizmatlit, 2008. 368. (In Rus.)]
  • Ахметов В. К., Шкадов В. Я. Численное моделирование вязких вихревых течений для технических приложений. М.: Издательство АСВ, 2009. 176. [Akhmetov V. K., Shkadov V. Ya. Numerical simulation of viscous vortex flows for technical applications. Moscow. ASV Publishing, 2009. 176. (In Rus.)]
  • Митрофанова О. В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок. М.: Физматлит, 2010. 288. [Mitrofanova O. V. Hydrodynamics and heat exchange of twisted flows in channels of nuclear power installations. Moscow. Fizmatlit, 2010. 288. (In Rus.)]
  • Юн А. А. Теория и практика турбулентных течений с теплообменом, смешением, химическими реакциями и двухфазных течений. М.: URSS, 2009. 272. [Yun A. A. Theory and practice of turbulent flows with heat exchange, mixing, chemical reactions, and two-phase flows. Moscow. URSS, 2009. 272. (In Rus.)]
  • Бубенчиков А. М., Старченко А. В. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах. Томск: Изд-во Томского госуниверситета, 1998. 236. [Bubenchikov A. M., Starchenko A. V. Numerical models of dynamics and combustion of aerodisperse mixtures in channels. Tomsk: Tomsk State University Press, 1998. 236. (In Rus.)]
  • Бутырев А. Е., Галанин М. П., Гнеденко В. Г. Математическое моделирование течения газа в вихревых камерах с тангенциальным вдувом. Препринт Института прикладной математики, 2007, 85, 27. [Butyrev A. E., Galanin M. P., Gnedenko V. G. Mathematical modeling of gas flow in vortex chambers with tangential injection. Preprint of the Institute of Applied Mathematics, 2007, 85, 27. (In Rus.)]
  • Сарычев В. Д., Куксов И. А., Мочалов С. П., Шендриков А. Е. Математическое моделирование газодинамических течений в вихревой камере. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, 2012, 8, 39–42. [Sarychev V. D., Kuksov I. A., Mochalov S. P., Shendrikov A. E. Mathematical modeling of gas-dynamic flows in a vortex chamber. Proceedings of Higher Educational Institutions. Black Metallurgy, 2012, 8, 39–42. (In Rus.)]
  • Куксов И. А., Мочалов С. П., Сарычев В. Д., Шендриков А.Е Численное моделирование процессов горения водоугольного топлива. Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2012, 5(93), 44–48. [Kuksov I. A., Mochalov S. P., Sarychev V. D., Shendrikov A. E. Numerical modeling of coal-water fuel combustion processes. Bulletin of the Kuzbass State Technical University, 2012, 5(93), 44–48. (In Rus.)]
  • Куксов И. А., Сарычев В. Д., Мочалов С. П., Карпенок В. И. Исследование закрученного потока газа в цилиндрической камере на основе численного моделирования в Star cmm+. Вестник Кемеровского государственного университета, 2012, 4–2(52), 53–57. [Kuksov I. A., Sarychev V. D., Mochalov S. P., Karpenok V. I. Investigation of a twisted gas flow in a cylindrical chamber based on numerical simulation in Star cmm+. Bulletin of Kemerovo State University, 2012, 4–2(52), 53–57. (In Rus.)]
  • Kuksov I. A., Mochalov S. P., Sarychev V. D. Swirl combustion chamber designed for fuel based on coal enrichment wastes. World Applied Sciences Journal, 2012, 9, 00–05.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp