闫顺林, 王皓轩, 韩 韦

(华北电力大学 能源动力与机械工程学院， 河北保定 071003)

换热管作为一种换热元件，被广泛应用于锅炉水冷壁、省煤器、凝汽器等换热设备中。由于烟气携带大量的飞灰颗粒，且烟气流动具有很大的随机性，使得飞灰对换热管的冲击碰撞点也相对随机，这对于换热管的防磨带来一定的困难，换热管的磨损将影响到电厂设备运行的安全性和经济性[1-2]。

虽然国内外存在大量的换热管的磨损模拟研究，也提出很多相应的防磨措施，但是大量的模拟研究基本都是把烟气正向冲刷作为入口条件进行二维流动模拟，不能有效地反映出实际情况[3-7]。因此，研究三维下涡结构的发展及运动特性，更能反映出流动的真实情况[8-9]。由于烟气流动中具有很大的随机性，多数情况下烟气冲刷换热管都具有一定的攻击角度，即便安装梳行管、导流板来使烟气流动均匀，但仍然不能保证烟气正向冲刷换热管。

因此，笔者采用一种基于格子Boltzmann方法(LBM)的计算流体仿真软件——XFlow，在三维空间中研究不同攻击角度下烟气的流动情况、涡结构的演化规律，以及换热管的静态气动力特性等，以期为换热管的防磨措施提供一些指导性的建议。

1 物理模型和边界条件

图1为简化的烟气绕流换热管模型。为了使模拟的结果更接近实际情况，特选取一个16 m×8 m×8 m的长方体作为烟气通道，直径D=50 mm的单个换热管光管作为研究对象,光管位置选择管束中前排管子，因为前排管束受烟气冲刷的直接作用较强。……