裂解炉是乙烯生产装置的核心部分,燃烧器产生热量,是裂解炉的最重要组成部分。通过计算机技术建立数学模型,采用数值计算方法模拟裂解炉内所发生的各种过程,可以在少量的实验基础上获得大量的数据,为提高裂解技术提供必要的信息。本文按照从简单到复杂的规律开展研究,选择单个喷嘴为研究对象,以GAMBIT和FLUENT软件为平台,结合实际工业过程,选取适当的数学模型来描述计算域内所发生的燃料燃烧、烟气流动等过程和组分分布。首先采用GAMBIT软件建立计算域几何模型,并对计算域进行网格划分,建立数学模型,选择离散化方法。之后,在忽略辐射传热的前提下,应用FLUENT计算软件进行求解,分别采用ED模型、EDC模型、有限速率/涡耗散模型、非预混燃烧模型和组分PDF输运模型进行计算,对这五种燃烧模型的数值模拟结果进行对比分析,得出最适合于实际情况的燃烧模型为有限速率/涡耗散模型。选定燃烧模型后,本文考查了速度和计算域对燃烧结果的影响。采用有限速率/涡耗散燃烧模型,忽略辐射传热,考察了不同的燃料气进口速度(50m/s、100m/s、200m/s、300m/s及409m/s)对燃烧结果的影响;同时,把计算域沿X方向各向左右延伸0.5m,考查了计算域对燃烧结果的影响。最后,结合实际工业条件,选取两种比较适合本文工业条件的辐射模型,即:P-1辐射模型和DO辐射模型,考察辐射对燃烧结果的影响。对所得结果进行比较分析表明:虽然湍流反应速率仍为主要影响因素,但是加入辐射模型后,化学反应和辐射间的相互作用变得重要了,而且对于不同的辐射模型有不同的地位和作用。