锅支架高度对燃气灶热效率影响的数值模拟

薛 兴，刘 芳

（桂林电子科技大学 建筑与交通工程学院，广西 桂林 541004）

目前，国内燃气灶热效率的研究主要是采用实验的方法[1～4]，其研发周期长、成本高。而采用数值模拟的方法研究燃气灶热效率，可缩短研发周期，降低成本。本文主要基于计算流体动力学CFD的数值模拟方法，在fluent软件平台上，对燃气灶的燃烧和传热过程进行仿真计算，仿真分析结果对开发高效节能的燃气灶具有重要的指导意义。

1 模型的建立

1.1 几何模型

根据燃烧器尺寸建立三维物理模型。整个模型由燃烧器头部、锅底、灶台面三部分组成。燃烧空间由燃烧器本身的腔体和上部分的空腔组成。用fluent前处理器gambit进行网格划分，其主要采用六面体网格对模型进行网格划分。适当增加燃烧器腔体和主要燃烧区域的网格数，其它区域用粗网数处理。最终网格数达30万，数值计算的收敛精度达10-3以下。计算模型网格如图1所示。

图1 部分网格图

1.2 数学模型

（1）基本控制方程

燃气灶的主燃烧区存在较为复杂的湍流运动、湍流燃烧、辐射以及对流传热过程。本文对燃气灶燃烧与传热流场的数值模拟做基本假设：所有表面都是黑体；在100℃时，锅体的各部分都是等温的。燃气灶数值模拟的控制方程可用下式[5]表示：

式中，

准为任意变量；

г为广义扩散系数；

S是源项。

准、г、S不同的形式，可表示连续方程、动量方程、能量方程、组分方程。

（2）湍流模型

燃气灶数值模拟，选择合适的湍流模型较为重要。文献[6]和[7]表明Realizable湍流模型较适合燃烧室数值模拟。……