燃气热水器燃烧室仿真计算开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人们生活水平的提高，热水器已经走入了千家万户。由于太阳能热水器对于天气的要求较高，人们把目光投向了使用天然气这种清洁能源的燃气热水器上。天然气作为新兴的清洁能源拥有着无可比拟的优势，再加上目前储量丰富，受到广泛的青睐，因此燃气热水器有着广阔的前景。

燃气热水器至今已有一百多年的发展历史，世界上第一台热水器采用了直排式，从室内引入空气再将燃烧产物排进室内，结构十分简单，但是安全性无法得到保障。后来慢慢出现了烟道式和强排式，把燃烧之后的废气排向室外，使得热水器的使用变得越来越安全。随着城市燃气建设的不断发展，热水器也向着节能、全自动、流量分级、低污染等方面发展，市场上出现了冷凝式、容积式、强制换热等多种类型的热水器。

我国热水器起步较晚，1986 年在原国家标准局的主持下，制定颁布了我国第一个燃气热水器技术标准gb6932-86《家用燃气快速器》，大大推动和促进了燃气热水器生产的发展。近年来我国的院校在这方面也做了很多研究。重庆大学黄山等人对新型燃气快速热水器燃烧过程做了数值模拟和实验研究，通过在软件控制面板改变空气流速，得出了不同过剩空气系数下燃烧温度及各种气体质量浓度分布的差异；华中科技大学杨吉等人对鼓风式燃气热水器燃烧室做了数值模拟分析，通过fluent对氮氧化物进行了分析预测，得到氮氧化物的产生报告，结合温度场分析氮氧化物的产生位置并提出降低其产量的方法；重庆大学闫栋等人提出了改变肋片形状或者调整肋片倾斜角度的方法来改善圆管后的温度尾流区的流动场，通过fluent软件计算出了烟气冲刷肋片换热器时的平均温度及平均速度，计算出了肋片换热器的换热量。

2. 研究的基本内容与方案

本课题应用传热、传质等基础知识和燃烧应用等专业知识，对燃气热水器燃烧过程作了模拟分析。首先对热水器燃烧状况进行模拟，分析其在小火、中火和大火三种工况下的燃烧方式，模拟了燃烧室内温度场和燃气的速度场、浓度场以及燃烧产物的浓度分布。找出影响温度以及有害气体浓度变化的因素，提出降低其产生率的方法。由此对热水器的燃烧工况和影响因素有深刻的了解，为控制、优化设计和调节提供必要的准备和依据。

本次模拟采用的紊流模型对燃烧室内流动情况进行三维、定常、不可压缩的紊流气流流动的数值模拟。首先建立燃烧室的物理模型，模拟的燃烧室为长方体，下方有15个并排的燃烧器，每个燃烧器之间是二次空气的入口，在四壁的周围燃烧器的四周是一圈二次空气入口。然后在ICEM中进行网格划分，对于模拟的求解来说这一步相当的重要，网格的质量决定了后面求解过程是否顺利及解的精度。最后在fluent中计算仿真，选用湍流的k ε模型，设定边界条件，得到分布云图。最后修改燃气压力、流速以及燃烧室形状尺寸等边界条件，找出影响温度场和燃烧产物浓度变化的因素，在一定范围内得出提高热效率并且降低排放的优化方案。

3. 研究计划与安排

1-3周：英文翻译，阅读文献写文献摘要与文献综述，完成开题报告；

4-5周：学习cfd的基础理论，并对各章节进行小结；

6周：在proe上建立燃烧室的三维模型；

4. 参考文献（12篇以上）

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