ВАЛІДАЦІЯ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОДИНАМІКИ ТА ТЕПЛОВОГО СТАНУ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТУ

Анотація

Робота виконувалась засобами CFD-моделювання з метою валідації методик чисельного моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу воді, що рухалась в товстостінній трубі. Такі задачі є актуальними, оскільки для забезпечення безперебійної та ефективної роботи котельних агрегатів важливо коректно визначати локальні теплові потоки саме від факелу полум’я на екранні труби. Наукова новизна роботи полягає в визначенні коректної методики побудови комп’ютерних моделей спалювання і транспортування газів, які в майбутньому значно розширять діапазон факторів, які можна залучати до прогнозування поведінки енергетичного обладнання.

Моделювання спалювання метано-повітряної суміші виконувалось в середовищі програмного комплексу ANSYS Student за допомогою моделі Species Transport. Скінченно-елементна сітка — гідридна. Визначено, що результати моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу до рухомої води через стінку, що їх розділяє, товстостінної труби в SolidWorks Simulation та ANSYS-Fluent і ANSYS-CFX повністю збігаються. У разі заміни моделі течії на модель спалювання показано, що запалювання суміші відбудеться в розрахунковому об’ємі, а не відразу після зрізу стабілізатора полум’я. Також визначено відмінності в температурних полях розрахункового об’єму, що розраховувались засобами Fluent і CFX. Це пов’язано з тим, що в ході розробки моделі не вдалося з об’єктивних причин ідентично налаштувати модель Species Transport, яка використовується в Fluent, та RIF-бібліотеку кінетики горіння CFX. До того ж, визначено, що у випадку моделювання транспорту і спалювання газів, температурне поле стінки труби не має різко виражених перегрітих зон як у разі омивання струменем розжареного газу. Це опосередковано свідчить про те, що термічні навантаження на стінку труби будуть менші і ризик перепалювання труби зменшується.