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该研究以水泥工业中的重要热工过程-回转窑内的气体湍流运动、煤粉喷射燃烧、高 温传热的及煅烧熟料的复杂过程为研究对象,从工程应用角度出发,在三传一反的理论指导下,首次以气体湍流运动、气固多相流的输运方程组及煤粉燃烧的高温反应动力学、煅烧熟料反应动力学等补充方程为基础,提出了比较完善的理论数学模型.采用计算流体力学(CFD)、计算热学、计算燃烧学及有关的数值计算方法,开发出一套能仿真回转内煅烧熟料热工 过程的应用软件包.并对软件包的可靠性、研究解决工程问题的可行性进行了比较系统的研究.具体的研究内容包括如下几个方面:1)针对多通道喷煤燃烧器在窑内形成的强旋转射流湍流场的特点,采用旋转速度对湍流耗散方程进行修正的双方程湍流场的计算程序.2)采用颗粒群轨迹模型研究了冷态条件下的气固多相流湍流场为模拟气体湍流脉动对颗粒群运动 的影响,引入正态分布随机函数来描述气体的脉动现象,通过耦合求解气体湍流运动方程组及颗粒运动方程组,开发出气固多相湍流运动场的模拟预测软件.3)在充分筛选煤粒热解挥发物燃烧、焦炭燃烧的高温反应模型的基础上,运用气相组分、动量、能量守恒;方程、颗粒群运动方程及相应的本构方程,研究开发出可用于计算出喷煤燃烧过程的气体湍流场、颗粒运动速度场、气体组分场和温度场、等的数值模拟软件.并对典型热模炉内的喷煤燃烧过程进行了模拟计算研究.4)以该文开发的煤粉燃烧模拟软件为研究工具,针对应用于600吨/日预热器窑的实际三通道喷煤燃烧器,通过数值试验,在相似条件下分别探讨了内外风比例、煤的燃烧特性、空气过剩系数对窑内的燃烧火焰长度、形状、烟气温度分布、O<,2>、CO 、CO<2,>气体组分分布场的影响规律.5)采用相对运动坐标体系中的非稳态传热的方程,研究了回转窑截内面上的烟气、物料、窑壁之间的高温传热过程.6)该文首次将回转窑内的气体湍流运动、煤粉燃烧、高温传热、水泥熟料的煅烧工过程作为整体进行综合研究;首次提出了"主控过程"的研究思路,采用"区段法"建立了相应的数学模型方程组及耦合及求解的数值计算方法.