Numerical Simulation for Next Generation Thermal Power Plants

این کتاب به محققان و پزشکان بسیار متخصص کمک بزرگی در پیشرفت‌های مدل‌های ریاضی برای سیستم‌های انرژی می‌دهد. اول، مدل‌های شبیه‌سازی فرآیند پویا بر اساس جریان مخلوط و مدل‌های دو سیال برای نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، نیروگاه‌های زغال‌سنگ پودر شده، نیروگاه خورشیدی متمرکز و سوزاندن زباله‌های شهری توسعه یافته‌اند. داده‌های عملیاتی، به‌دست‌آمده از نیروگاه‌های مختلف، برای بررسی قابلیت مدل‌های دینامیکی برای پیش‌بینی رفتار فرآیندهای واقعی و تحلیل تأثیر فرضیات مدل‌سازی بر نتایج شبیه‌سازی استفاده می‌شوند. سپس، یک برنامه شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، به نام DEMEST، توسعه می‌یابد. در اینجا، فعل و انفعالات سیال-جامد، ذره-ذره و ذرات-دیواره با ردیابی تمام ذرات منفرد مدل می شوند. برای این منظور، روش قطعی اویلر-لاگرانژ / عنصر گسسته (DEM) اعمال شده و بیشتر بهبود یافته است. تاکید بر تعیین مقادیر بین فازی، مانند کسر فضای خالی حجمی، تکانه و انتقال حرارت، با استفاده از روش جدیدی به نام روش افست و روش شبکه ذرات که امکان پالایش وضوح شبکه را مستقل از اندازه ذرات. اعتبار سنجی مدل به تفصیل شرح داده شده است. علاوه بر این، مدل‌های واکنش ترموشیمیایی برای احتراق سوخت جامد بر اساس مدل‌های شبه تک فاز، دو سیال و اویلر-لاگرانژ/MP-PIC توسعه یافته‌اند. اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از نیروگاه‌های واقعی برای اعتبارسنجی و مقایسه مدل‌های عددی توسعه‌یافته استفاده می‌شود.

The book provides highly specialized researchers and practitioners with a major contribution to mathematical models’ developments for energy systems. First, dynamic process simulation models based on mixture flow and two-fluid models are developed for combined-cycle power plants, pulverised coal-fired power plants, concentrated solar power plant and municipal waste incineration. Operation data, obtained from different power stations, are used to investigate the capability of dynamic models to predict the behaviour of real processes and to analyse the influence of modeling assumptions on simulation results. Then, a computational fluid dynamics (CFD) simulation programme, so-called DEMEST, is developed. Here, the fluid-solid, particle-particle and particle-wall interactions are modeled by tracking all individual particles. To this purpose, the deterministic Euler-Lagrange/Discrete Element Method (DEM) is applied and further improved. An emphasis is given to the determination of inter-phase values, such as volumetric void fraction, momentum and heat transfers, using a new procedure known as the offset-method and to the particle-grid method allowing the refinement of the grid resolution independently from particle size. Model validation is described in detail. Moreover, thermochemical reaction models for solid fuel combustion are developed based on quasi-single-phase, two-fluid and Euler-Lagrange/MP-PIC models. Measurements obtained from actual power plants are used for validation and comparison of the developed numerical models.