基于商業軟件FLUENT，采用RNGRNG模型和非預混燃燒模型，建立了煙氣回流W型輻射管燃燒器的燃燒和傳熱三維數學模型，模擬輻射管內的湍流和燃燒狀態，獲得出口NOx排放的計算結果；通過與相應實驗數據的比較，驗證了該模型的可靠性。分析了輻射管內流體流動、傳熱和燃燒的特點，研究了氣體流量和空氣預熱溫度對輻射管使用性能的影響；結果表明，氣體流量的增加會增加輻射管壁溫度的不均勻性，熱溫度則相反；兩者與輻射管的加熱 能力呈正相關，但都會增加出口煙氣中的NOx含量。
      為解決W型輻射管換熱器排煙溫度高的問題，設計了三種改進換熱器性能的結構，采用ANSYS FLUENT軟件進行數值模擬，獲得了煙氣出口溫度、空氣預熱溫度、壓力損失等不同結構換熱器的性能參數，每個換熱面的換熱量和折流板的熱阻變化。結果表明，中m細管后，換熱量增加百分之57.6，增加煙氣雙行程后換熱量增加百分之20.7。增加密封折流板和多孔折流板后，換熱量分別增加百分之5.7和百分之5.3。
      W型輻射管燃燒器建立了數學模型，采用數值模擬方法研究了燃燒器的熱特性，得出了輻射管輸入功率、空燃比、爐溫、空氣入口溫度等燃燒參數對輻射管熱特性的影響。結果表明，輸入功率的增加將導致輻射管表面溫度均勻性、熱效率、化學測量比附近的空燃比達到很大值，提高爐溫和空氣預熱溫度對輻射管熱特性的影響。本文的研究結果可以為W型輻射管燃燒器的設計和實際操作提供技術支持。
      我國經濟發展逐漸進入新常態，鋼鐵行業的發展環境正在發生重大變化。優 質鋼材將逐漸成為鋼鐵行業的主流，冷軋鋼材屬于鋼材中的優 質產品。冷軋鋼材的退火處理是保證產品質量的重要環節。輻射管廣泛應用于鋼鐵、化工、熱電行業的退火爐、加熱爐等工業加熱裝置。其長期使用過程中的安 全穩定性是保證整體設備安 全生產和穩定運行的重要因素。如果輻射管在使用過程中過早發生嚴重變形或破裂，會對其功能和產品質量產生很大影響，進而造成重大經濟損失。本課題介紹了首鋼京唐冷軋廠連續退火爐W型輻射管的變形開裂情況，并從輻射管的結構上進行了研究和優化設計，以保證輻射管的使用壽命。對優化的輻射管進行模擬和比較，結果表明，優化的輻射管在高溫下的應力和應變分布得到了很大的改 善。本文利用計算機數值模擬技術分析了輻射管損壞的原因，設計了合理的輻射管結構模式，為實際應用中輻射管結構的改進方向提供了參考。