题目：高效煤粉燃烧锅炉炉内燃烧的数值模拟及结构优化

随着社会的发展，能源在现实生活中扮演越来越重要的角色，在我国能源结构中，煤炭一直居于主导地位，随着煤炭消耗量的不断增加，高效合理的利用煤炭资源是可持续发展的必然要求。中小型燃煤工业锅炉是我国除电站锅炉外的主要用煤装备，但其实际平均热效率低，提高其效率已成为亟待解决的问题，因此研究该炉型内的煤粉燃烧具有直接的现实意义。CFD(Computational Fluid Dynamics）技术发展到今天，已经逐渐作为一种新手段而日益受到重视并得到广泛的应用和发展。本论文应用商业软件FLUENT对新型煤粉旋流燃烧炉内的流动和煤粉燃烧进行了数值模拟分析，主要内容如下：（1）在对CFD基本理论和算法方面有了较充分的理解和掌握的基础上，结合旋流燃烧器内的流动状态，确定了一套针对高效工业煤粉炉内燃烧的数值研究方法，包括几何模型的建立、数值求解模型的选用、数值求解方法等。（2）本文首先对2t/h的锅炉的预燃室的两相流场和燃烧进行的了三维数值模拟。选用Realizable（带旋流修正）κ-ε湍流模型模拟气相运输，采用了随机轨道模型模拟颗粒的运动，用混合分数-概率密度函数模拟气相湍流燃烧，对挥发分的释放采用双速率竞争模型，采用动力学有限扩散速率模拟焦炭的燃烧，用P-1辐射模型计算辐射传热。通过对模拟结果和热态实验数据的对比，验证了此数值模拟方法的正确性。（3）采用上述模拟方法对6t/h的锅炉整体内的流动和燃烧进行了进一步模拟，并分析了二次风导流叶片对炉膛流场和温度场的影响。（4）通过对多相流场的分析，研究该煤粉炉结构及工艺上的优缺点，并提出在结构上和参数上相应的优化方案。