合成气单喷嘴/多喷嘴燃气轮机燃烧室数值模拟对比研究

摘要

燃气轮机是IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）系统的关键部件之一。燃气轮机燃烧室需要燃烧煤气化所产生的中低热值合成气。在中低热值合成气燃气轮机燃烧室的研制过程中，为了缩短研制周期，减少研制经费，通过CFD（Computational Fluid Dynamics）手段进行数值模拟不失为一种好的方法。本文中，使用商用软件Fluent对单喷嘴和多喷嘴合成气燃气轮机燃烧室进行了全尺寸模拟。在模拟过程中，通过求解粘性N-S 方程来获得流场信息，模拟过程中采用了realizable k-ε湍流模型、定常小火焰模型。通过PDF（Probability Density Function）模型来考虑湍流和燃烧的相互作用。通过与模型筒形燃烧室测量结果和多喷嘴全尺寸中压试验结果对比对本文所采取的模拟方法进行了校验。文章对比分析了单喷嘴、多喷嘴合成气燃气轮机燃烧室内部流动结构、温度分布、火焰稳定方式、总体性能等方面的异同，有助于更进一步了解单喷嘴、多喷嘴合成气燃气轮机燃烧室的异同。