湍流燃烧二阶矩模型的大涡模拟验证

对美国Sandia国家实验室测量的甲烷-空气湍流射流火焰进行了三维大涡模拟(LES),其统计的时均量以及脉动量符合实验测量值,且和RANS代数二阶矩湍流燃烧模型模拟结果大致符合。LES统计得到的化学反应率系数脉动和甲烷浓度脉动的互关联与对应的时均量梯度的乘积分布趋势相同,大小幅值的位置也相对应,与二阶矩湍流燃烧模型的封闭假设相符,验证了二阶矩代数燃烧模型的合理性。     

几种二阶矩模型模拟湍流旋流燃烧的比较

本文对几种二阶矩湍流反应模型,包括统一二阶矩模型、只考虑温度脉动的二阶矩模型、只考虑浓度脉动关联的二阶矩模型、及同时考虑温度脉动和浓度脉动关联的二阶矩模型,进行了比较。将上述模型加入到FLUENT6.0软件平台上,模拟了不同旋流数下甲烷-空气的旋流燃烧。模拟结果和实验结果进行了比较,探讨了各关联量大小及其对时平均反应率的影响。结果表明,统一二阶矩湍流反应模型具有最好的模拟效果。其原因是,各种关联矩中,化学反应率系数与浓度间的脉动关联最重要。     

轴流式模型水轮机压力脉动试验与数值计算预测

本文将利用RNG κ-ε湍流模型对轴流式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算,预测模型水轮机的压力脉动性能.同时,本文对轴流式模型水轮机进行了压力脉动试验,通过对模型水轮机压力脉动试验结果与数值计算结果的对比,以验证数值计算预测压力脉动性能的准确性和可行性.     

旋流扩散燃烧中旋流数对热NO生成的影响

本文对旋流扩散燃烧进行了数值模拟，研究旋流数对热ＮＯ生成的影响，其中对湍流采用Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力方程模型，对燃烧采用ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型，对热ＮＯ生成采用设定ＰＤＦ的模型。预报了不同旋流数下轴向和切向的平均和脉动速度、温度和ＮＯ浓度，指出随着旋流数的增大，计算得到的出口平均ＮＯ浓度首先升高然后下降。这一趋势和本文作者最近的实验结果的趋势一致．随着旋流数的增大，湍流脉动首先下阵然后升高，而进口附近的温度上升，二者综合效果造成上述趋势、因此在实际燃烧器中，完全靠改变族流数来控制ＮＯ生成是不现实的。应该采取其他方法来降低ＮＯ的生成。     

预燃室中煤粉颗粒弥散的研究

本文对工程中常见的气固燃烧反应两相流中颗粒弥散现象进行了数值模拟,主要用随机轨道法考虑了气相湍流脉动、Magnus力和煤粉燃烧过程中挥发份的喷射对颗粒运动和弥散的影响、同时给出了有益的计算结果。     

高温空气燃烧炉内湍流混合特性的数值研究

应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NO_x湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:在一定的几何条件和气体动力学条件下,高温空气燃烧的湍流混合在更广泛的区域内以较小梯度的进行;混合物分数的脉动主要分布在燃烧区,这表明高温空气燃烧的火焰厚度更大,具有燃烧释热更趋均匀的特性.数值模拟结果与相关的实验结果有相同的规律.     

动态亚网格二阶矩湍流燃烧模型

在二阶矩亚网格燃烧模型的基础上,考虑了密度脉动,提出了动态亚网格二阶矩燃烧模型(Dynamic-LES-SOM)。在此模型中,反应项由平均反应项和亚尺度反应项组成,所有的系数都是通过动态计算得到。使用该模型对美国Sandia国家实验室Flame C进行了计算,并且与忽略密度脉动的二阶矩亚网格燃烧模型结果进行对比。结果发现,DynamicLES-SOM燃烧模型计算结果与实验值吻合得很好,较忽略密度脉动的二阶矩燃烧模型有所提高。     

湍流预混火焰的时间和空间分形特性研究

1引言湍流燃烧过程是一个强烈的非线性动力学过程，用于描述湍流燃烧的诸多特性参数表现出随机脉动的特点，对于传统参量的分析处理也只能停留在时均平均加脉动项的概率统计上，不论从时间、还是空间角度都显粗糙。Damkohler[1]早在1942年提出了火焰结构与湍流燃烧速度的内在联系，引导人们将注意力转向火焰形状结构的研究上。图像计算机技术的兴起为实时获得湍流火焰结构参数创造了条件。Boyer[2]在研究高强度湍流燃烧时发现，由于脉动造成的复杂火焰表面已不能用传统的Euclidean几何加以描述。分形理论不仅可以用细微尺度规划几何结构，…     

紊流燃烧模型数值与实验研究

本文探讨了ｋ－ε－ｇ紊流燃烧模型中各模型系数变化规律，通过与实验对照确定其计算公式和合理范围，对不同常用紊流燃烧模型以及浓度脉动均方值ｇ的不同算法的模拟结果及其与实验值比较，可以认为紊流燃烧模型必须考虑浓度脉动值的影响以及用微分方程求解ｇ最佳。从而提高了ｋ－ε－ｇ模型模拟工程燃烧问题的可靠程度。     

用简化的联合PDF模型计算CH_4扩散燃烧

在二阶矩的范围内提出了联合的简化的PDF模型,在该模型中,假定联合的PDF满足反应物浓度和温度的三维高斯分布,因此化学反应速率可以很容易的通过积分获得。与其他模型相比,本模型可以方便的应用于湍流预混燃烧和扩散燃烧。为了对该模型进行检验,计算了甲烷的射流扩散燃烧。计算结果表明,相对于EBU,EBU-Arrhenius模型有了很大的改进,特别是轴线上的温度,同时计算结果与实验结果比较相符,表明该模型可以方便的考虑化学反应动力学和湍流扩散的影响。     

火焰稳定器周围预混反应流的初步数值模拟

本文采用k-ε湍流模型,Beam-Warming隐式差分模型和Thompson贴体曲线坐标系统对湍流流动进行数值模拟。使用BML概率密度燃烧模型,用过程变量c的方程描述大Damkholer数的燃烧过程。给出了无反应流和小放热率反应流的计算结果。     

下降管中稠密两相湍流的数值模拟

本文将统一二阶矩两相湍流模型和颗粒动力学理论结合,推导并封闭了稠密两相流考虑颗粒间碰撞的统一二阶矩两相湍流模型。该模型用颗粒动力学理论模拟颗粒之间的碰撞,用各向异性的统一二阶矩模型考虑气相和颗粒相的湍流脉动,并用输运方程描述气固两相湍流之间的相互作用。最后用该模型对下降管中的气粒两相流动进行了模拟,模拟所得的沿径向颗粒浓度分布和速度分布与实验吻合较好,预报结果也反应出了颗粒雷诺应力的各向异性。     

湍流值班火焰点火数值计算

本文用惰性气体热射流模拟值班火焰的热效应,对其点火过程进行数值计算. 用K-ε湍流模型和拉切滑(SCASM)湍流燃烧模型完成了对控制微分方程组的封闭。引入了最佳寻查方法计算点火的临界条件;阐述了建立跟踪火焰的网格系统的思想和方法,并进行了实际计算,计算结果合理。     

改进的随机轨道模型

在随机轨道模型中,由于气相脉动速度对分散相颗粒作用的间歇性,使得井非在控制体内轨道上的每一点都可以代表该轨道参与颗粒相平均特性的统计计算,从而出现随机轨道模型往往低估颗粒相湍流脉动的情况．为此,本文提出了一种改进的随机轨道模型,在该模型中,分散相的时平均量在由其自身湍流脉动所确定的随机轨道上输运．与常用的随机轨道模型相比,其具有计算量小、计算结果合理且易于得到和分散相入口湍流脉动状况易于考虑等特点．对一简单已知流场的预报结果合理正确,克服了常用的随机轨道模型低估颗粒相湍流脉动的困难．     

超音速湍流脉动流场气动光学效应分析

对高超音速飞行器在大气中飞行时所产生的湍流脉动气动光学效应进行了理论分析与计算.根据CFD计算流场时所使用的湍流模型及其控制方程,推导出流场的折射率脉动方差控制方程.用统计方法,求出该脉动流场的系综平均光学传递函数及相位均方差,从不同角度描述了湍流脉动的气动光学效应.计算结果表明,气动光学传输函数的幅度响应函数具有低通特征,使所获得的图像发生像模糊,而相位响应函数则导致红外成像相位非线性偏移.此外,在相同飞行高度下,马赫数越高,图像模糊越严重.电弧风洞实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

超音速湍流脉动流场气动光学效应分析

对高超音速飞行器在大气中飞行时所产生的湍流脉动气动光学效应进行了理论分析与计算.根据CFD计算流场时所使用的湍流模型及其控制方程,推导出流场的折射率脉动方差控制方程.用统计方法,求出该脉动流场的系综平均光学传递函数及相位均方差,从不同角度描述了湍流脉动的气动光学效应.计算结果表明,气动光学传输函数的幅度响应函数具有低通特征,使所获得的图像发生像模糊,而相位响应函数则导致红外成像相位非线性偏移.此外,在相同飞行高度下,马赫数越高,图像模糊越严重.电弧风洞实验结果验证了本文理论分析的正确性.     

气固多相同轴射流的数值模拟和实验研究

本文提出了一个新的气固多相流动数学模型(脉动频谱随机颗粒轨道模型),它计及了不同脉动频谱的随机湍流涡团对颗粒扩散的作用,并考虑了颗粒对气体湍流的影响,还通过体积平均方法求出了颗粒的速度场和浓度场。作者采用激光衍射仪和高速变色闪频摄影等方法对气固多相同轴射流进行了实验研究,实验结果和上述模型计算结果吻合较好。最后,对煤粉多相同轴射流进行了预测,得出了令人满意的结果。     

PDF方程中小尺度混合模型的研究

１引言用求解速度和化学热力学参数（标量）联合几率密度函数（ＰＤＦ）输运方程的方法计算湍流燃烧问题时,我们无需模拟平均化学速率项,任何复杂的化学反应机理都可以精确求解,并能提供包括自由基在内所有组分的信息,很有发展前途。为减少计算量,国内外不少学者采用用统计矩湍流模型（如ｋ一。模型）计算流场,而用ＰＤＦ方法计算化学热力学参数的方法。当然,用统计矩与求解标量ＰＤＦ方程相结合方法还需对脉动速度引起的ＰＤＦ在物理空间的输运以及分子混合引起的ＰＤＦ在相空间的输运这两项进行模拟。后一项即小尺度混合项的模拟的…     

甲烷-空气同轴突扩湍流燃烧的新二阶矩模型的数值模拟

用本文作者最近提出的湍流燃烧新二阶矩模型对无旋和有族情况下的轴对称甲烷-空气湍流燃烧进行了数值模拟,并将其结果和ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型和原来的二阶矩模型等湍流燃烧模型的模拟结果以及文献中实验结果进行了比较,对不同的模型进行了评价,结果表明新二阶矩模型较其它模型更合理。     

混合长度理论的改进及其在变物性传热中的应用

根据边界层理论,对管内变物性湍流强制对流换热控制方程组进行简化;并通过考虑湍流输运中的密度脉动,对传统的混合长度湍流模型进行改进,使之能同时适用于常物性流动和变物性流动.基于该计算模型,对管内超临界压力水湍流对流换热特性进行了数值模拟.计算结果表明,本文的计算模型能正确地反映出超临界工况下的变物性对流换热特征,换热系数...