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本文以超临界以及超超临界参数电站锅炉为主要研究对象,根据水冷壁和高温过热器的运行特点,建立了锅炉单、双相受热管的分布参数动态数学模型,其中采用欧拉一欧拉方法中的混合模型建立两相流模型,用标准κ-ε模型和壁面函数模型分别模拟湍流核心区和近壁面区的湍流运动,在网格划分中专门划分边界层网格实现对边界层的模拟。
基于LFUENT数值计算平台,对亚临界参数时单、双相受热管在各种扰动下的动态特性进行仿真,分别从试验验证和理论验证两个途径对数学模型的正确性进行分析,结果表明各种扰动下仿真曲线与试验曲线的响应过程完全一致,并且所建模型比已有的经典模型更加接近实际过程,这为研究简化实用模型提供了更准确的参照标准。
利用验证后的数学模型,对超临界锅炉单、双相受热管的在各种扰动下的动态特性进行详细研究,重点分析了超临界和亚临界参数时受热管动态特性的差异。研究了双相受热管热水段长度和出口焓的动态响应过程,指出了在超临界和亚临界参数时,响应过程在过渡过程时间、纯延迟时间以及响应终值方面的差异并分析了原因。研究还揭示了在高参数下单相受热管的动态过渡过程时间明显加快,纯延迟时间明显加长的一般规律。研究结果对超临界参数锅炉的安全运行以及相应控制系统的设计具有重要的意义。