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硫粉燃烧器设计及气固流场与燃烧数值模拟的开题报告
一、选题背景及意义
硫磺是工业生产中的一种重要原料，广泛用于农业、化工、医药等领域。然而，在硫磺的燃烧过程中会产生大量的二氧化硫等污染物，严重危害环境和人类健康。因此，如何开发一种高效的硫磺燃烧器，对降低环境污染、提高生产效率具有重要意义。
目前，硫粉燃烧器的设计与燃烧数值模拟已成为国内外学者关注的热点问题。硫粉燃烧器的设计涉及到多个领域的知识，包括气体动力学、传热学、化学反应动力学等。燃烧数值模拟则需要建立涉及流体、传热、化学等多个领域的多物理场数学模型，并运用数值方法进行求解。因此，本课题旨在探究硫粉燃烧器的设计及气固流场与燃烧数值模拟，为研究硫磺燃烧过程提供理论基础。
二、研究内容及方法
1.硫粉燃烧器设计
本文将首先对硫粉燃烧器的结构与工作原理进行分析，借助CFD技术，建立某型号硫粉燃烧器的三维模型，并进行流场模拟，以探究其内部的速度分布、压力分布等参数特性。另外，本文还将借助化学动力学模型，对硫磺的燃烧机理进行分析，利用数值方法求解燃烧过程中的各种物理量，并对硫磺燃烧实验数据进行验证。
2.气固流场模拟
在硫磺燃烧过程中，硫粉与空气形成气固两相流，并伴随着能量的转移和化学反应的发生。为了研究硫磺燃烧过程，需要建立涉及气固两相流、能量传递、化学反应等多个物理场的数学模型，并运用数值方法进行求解。本文将采用多相流动的DNS模型和气固流动的LES模型，分别对硫磺燃烧过程中气固流场的运动与压力分布进行分析。
三、预期成果及意义
通过对硫磺燃烧过程中硫粉燃烧器的设计及气固流场与燃烧数值模拟的研究，可望实现以下预期成果：
1.建立一种可靠的硫粉燃烧器设计方法，提高硫磺燃烧效率，降低污染排放。
2.分析硫磺燃烧过程中气固流场运动特性与压力分布，为硫磺燃烧机理的深入研究提供数值支撑。
3.为研究其他固体燃料燃烧过程提供参考，并为燃烧反应动力学、气固两相流动、多相流动等领域的理论研究及工程应用提供支持。
总之，本课题的开展将为降低环境污染、提高工业生产效率与可持续发展做出贡献。