如何用同步CFD设计新一代Eclipse Linnox 燃烧器

如何用新方法设计新一代Eclipse Linnox 燃烧器。这种燃烧器的目的是要大幅度减少风机将空气注入天然气燃烧器时所消耗的能量，同时保证能效以及排放指数与现有设计相同。为了实现这个目标，工程师们需要简化设计，消除在之前设计版本中达到高水准混合程度的功能，但是仍然保证在所有管道内燃烧气体与空气的比率为7.5 % ± 0.5 %。 Eclipse 设计师们在Inventor 内画好燃烧器的原始模型，然后在集成在CAD 软件中的FloEFD 软件中分析他们的模型。

　　原始模型的模拟结果显示了空气和燃料在所有管道内的混合浓度，突出需要改进混合浓度的区域。

图 1 ：仿真已有产品显示：基于中等压力空气涡流和天然气注入产生了良好质量的混合浓度

　　设计工程师们对混合器做了一系列的修改。每次更改后，他们执行一次仿真分析，确定设计更改的影响，特别注意在整个腔体内不同物质的分布和压降。对每一次重大的变化，他们还进行了一系列的参数研究，评估改变设计的主要参数所产生的影响。

　　观察这些变化对两种物质分布的影响，他们了解了设计中的敏感参数，而根据物理实验，这样的信息可能永远也不可能获取到。工程师锁定一个设计并执行进一步优化。模拟结果显示，最终的设计方案压降只有300 帕斯卡，与现有的燃烧器压降相比减少了900 % ( 减小 10 倍)。到了这一阶段，Eclipse 才制造了第一个新设计样品。样品的性能和仿真所预测到的很接近，然而他们却极大地缩减了创造一个升级产品所需要的设计时间和成本(目前新产品还没有上市)。

　　总之，在涉及到气体混合的应用产品设计的早期阶段开始使用CFD 仿真能节省时间和金钱。最优方法顺应了特殊行业的要求，帮助设计工程师避免分析错误。遵照具体的流程，任何工程师都可通过稍微修改设计或无额外成本产生的情况下优化设计。

　　补充：不进行分析的成本

　　不理想的燃气和空气混合会对Linnox 燃烧器性能产生显著影响。从燃烧器排放的有害物质以及不均衡的热量分布均会对应用产生负面影响，比如在纸张干燥，石膏板干燥，食品加工，空气净化等应用中。关于工程仿真对公司盈利的影响方面，已经有相当多的研究。Aberdeen Group 发布了数个该主题的报告。

　　最近的报告发现“一流”公司趋向于测试虚拟样机(见表1 ) ，而不是测试物理样机。与此相反，那些归类到“落后企业”类的公司很少在虚拟样机上花费时间，而是执行更多轮的物理实验：

图 2 ：仿真新的设计显示：基于低压力空气涡流和天然气注入产生了更高质量的混合浓度