旋流燃烧室内同向和反向旋转射流湍流流动的数值模拟

针对发展高效低污染旋流燃烧技术的需要,对旋流燃烧室内两股同轴旋转射流相互作用的湍流旋流流动进行了数值模拟.计算中采用了一种新的代数Reynolds应力模型和QUICK离散格式.在两股射流同向旋转和反向旋转两种条件下,将模拟得到的燃烧室内湍流旋流流动的时均气体轴向速度场、切向速度场和静压场与实验数据进行了比较.     

旋流燃烧室内颗粒运动的数值模拟

本文应用流体相湍流脉动速度大小和方向均具有随机性的颗粒相随机轨道模型,对有直流一次风和旋流二次风的旋流燃烧室内的颗粒运动进行了数值模拟。得到的颗粒相轴向总质量流通量、轴向与切向速度分布与实验测量数据相符合,并比 Gosman 颗粒随机轨道模型的模拟结果有一定的改进。     

湍流旋流燃烧瞬时速度PDF的实验测量

本文应用三维激光粒子动态分析仪(PDA)对分级进风旋流燃烧室内的湍流燃烧过程进行了实验测量。通过瞬时速度场的测量结果,获得了燃烧室内各测点上气体轴向与切向瞬时速度的概率密度函数(PDF),揭示了热态速度场的湍流脉动特性。     

湍流旋流燃烧与NO_x生成的实验测量

本文设计了采用分级进风方式的旋流燃烧室,建立了湍流旋流燃烧热态实验装置系统。对分级进风旋流燃烧室内的湍流燃烧与NO_x生成进行了实验测量,获得了在不同的分级进风流量比率即二次风率下燃烧室内气体温度和O₂.CO₂、CO与NO浓度的分布。     

旋流燃烧室内湍流燃烧的PDA实验研究

本文建立了采用分级进风的旋流燃烧室实验台，实现了用三维激光粒子动态分析仪（ＰＤＡ）测最湍流旋流燃烧的热态瞬时速度场。在一次风旋流数为０．６９的工况下，衍到了燃烧室内气体时均轴向与切向速度和轴向与切向脉动速度均方根值的分布。     

煤粉旋风燃烧过程流场特性研究

煤粉旋风燃烧器可用于工业加热过程,实现以煤代油,本论文根据旋流燃烧流动特点,采用能考虑非均向湍流应力的雷诺应力模型,对煤粉旋风燃烧器内气流流动过程场进行数值模拟计算,流场计算结果表明,燃烧室几何参数对其内部的流动特性有很大的影响。计算结果与流场实验测试相吻合。     

一次风旋流数对燃烧室内湍流燃烧与NOx生成的影响

本文在分级进风旋流燃烧室的实验装置上进行了湍流燃烧的实验研究。测量了在不同的一次风旋流数下,气体的时均温度、O2、CO2、CO和NO浓度的分布。利用实验测量结果分析了一次风旋流数对燃烧室内湍流燃烧及NOx生成的影响。     

基于FGM的旋流预混燃烧室超大涡模拟

针对航空发动机燃烧室等复杂工程中的预混燃烧问题发展高精度、高效的数值预测方法,本研究发展了火焰面生成流型(FGM)详细化学反应建表方法结合超大涡模拟方法(VLES),对工程中的GE LM6000预混旋流燃烧室燃烧开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了比较。计算结果表明,VLES-FGM方法可以较准确地预测出旋流预混燃烧室内的流场及温度场分布。为了进一步模拟航空发动机真实的燃烧工况,对原始单头部燃烧室使用周期性边界条件来类比全环燃烧室。计算结果表明,VLES-FGM方法计算得到的周期性燃烧室流场回流区相比较固壁边界燃烧室较小,并且固壁边界燃烧室温度场具有明显的颈部结构,燃烧室下游的高温区分布更为均匀。本文计算结果表明基于FGM燃烧模型的自适应湍流模拟方法VLES对于模拟复杂航空发动机相关的旋流预混燃烧具有很大的应用潜力。     

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.     

分级进风对旋流燃烧室内湍流燃烧的影响

本文在分级进风旋流燃烧室的实验台上,测量了在不同的分级进风比率或二次直流风率条件下,湍流旋流燃烧的时均温度场、O_2、CO_2、CO和NO浓度场的分布。通过实验测量结果分析了分级进风对旋流燃烧室内湍流燃烧过程及NOx生成的影响。     

QUICK与多种差分方案的比较和计算

本文用QUICK和多种差分方案计算了四个流动与换热问题．计算结果表明。对于强制流动问题,QUICK用较粗网格就能得到其他差分方案用较细网格才能得到的结果。对稳态自然对流,QUICK与其他差分方案的计算结果相近,但QUICK方案能预测出所计算的低Pr数流体自然对流的物理振荡,而其他几种方案不能．     

A hybrid particle approach for continuum and rarefied flow simulation

A hybrid particle scheme is presented for the simulation of compressible gas flows involving both continuum regions and rarefied regions with strong translational nonequilibrium. The direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is applied in rarefied regions, while remaining portions of the flowfield are simulated using a DSMC-based low diffusion particle method for inviscid flow simulation. The hybrid scheme is suitable for either steady state or unsteady flow problems, and can simulate gas mixtures comprising an arbitrary number of species. Numerical procedures are described for strongly coupled two-way information transfer between continuum and rarefied regions, and additional procedures are outlined for the determination of continuum breakdown. The hybrid scheme is evaluated through a comparison with DSMC simulation results for a Mach 6 flow of N₂ over a cylinder, and good overall agreement is observed. Large potential efficiency gains (over three orders of magnitude) are estimated for the hybrid algorithm relative to DSMC in a simple example involving a rarefied expansion flow through a small nozzle into a vacuum chamber.     

应用隐式SMAC格式计算射流放水阀内部非定常不可压粘性流场

为了分析射流放水阀内部的非定常不可压粘性流场,在一般曲线坐标系下求解了以逆变速度为参数的不可压Ｎ－Ｓ方程和压力椭圆方程。计算采用了基于隐式ＳＭＡＣ格式的有限差分格式。在这种格式中,非定常流场的速度是通过使用Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ格式,并在每一时间步处以牛顿迭代的方法得到的;而压力椭圆方程是通过使用Ｔｓｃｈｅｂｙｓｃｈｅｆｆ ＳＬＯＲ格式并交替改变计算方向而求解。通过使用交错网格和迎风差分,诸如改进的ＱＵＩＣＫ格式;计算过程中的误差和数值不稳定能够得到有效地控制。计算结果和实验观察得到的流动图谱对比表明,二者十分吻合。     

燃用低热值煤气的联合循环仿真及热经济分析

本文基于Aspen plus软件对燃用低热值煤气的燃气蒸汽联合循环系统进行了模拟仿真。在该仿真平台上对系统设计工况进行了计算验证。在设计工况下,燃气透平进口温度为1000～1050℃,模拟计算结果为1016.2℃。燃气透平出口温度设计参数为517.2℃,模拟结果为519.2℃。结果表明仿真模型能够准确模拟系统稳态情况的各种工况。本文还运用矩阵模式热经济学的方法对系统设计工况下的（?）流成本进行了计算分析,对系统进行了技术经济评价。燃气轮机和蒸汽轮机电能耗费的能量成本分别为22.2,24.06和16.64$·GJ^-1。     

Kinetic Flux–Vector Splitting for the Navier–Stokes Equations

Before a hybrid scheme can be developed combining the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method and a Navier–Stokes (NS) representation, one must have access to compatible kinetic-split fluxes from the NS portion of the hybrid scheme. The kinetic theory basis is given for the development of the required fluxes from the Chapman–Enskog velocity distribution function for a simple gas; and these are then extended to a polyatomic gas by use of the Eucken approximation. The derived fluxes are then used to implement boundary conditions at solid surfaces that are based on concepts associated with kinetic theory and the DSMC method. This approach is shown to lead to temperature slip and velocity slip as a natural outcome of the new formulation, a requirement for use in the near-continuum regime where DSMC and NS must be joined. Several different flows, for which solid boundaries are not present, are computed using the derived fluxes, together with a second-order finite-volume scheme, and the results are shown to agree well with several established numerical schemes for the NS equations.     

渤西油气处理厂天然气凝液回收制冷方案比选研究

天然气凝液回收的制冷方案是对天然气处理厂的能耗及经济效益有重要影响。文中以中海油拟在天津南港工业区新建的一座油气处理厂为例,通过HYSYS工艺模拟,在不同外输压缩机入口压力条件下,对"膨胀机+DHX制冷工艺"和"膨胀机+丙烷辅助制冷+DHX工艺"两种不同制冷方案进行了对比研究,确定了"膨胀机+丙烷辅助制冷+DHX"、外输压缩机入口压力值为1.4MPa的制冷工艺方案。     

QUICK格式近边界点处理及虚拟压缩因子的选择

本文给出了QUICK格式在非均匀网格下近边界点与内点的统一形式,数值实验表明该格式提高了数值计算精度,但应用时需注意格式稳定性与网格Peclet数的关系;此外,通过数值实验,研究了用虚拟压缩方法计算低雷诺数传热问题时虚拟压缩因子的选取,并给出了一系列虚拟压缩因子的选择值。     

Numerical simulation of the two-phase flow produced by spraying a liquid by a nozzle

A numerical experiment on the simulation of the two-phase flow formed during spraying of a liquid by a nozzle has been described. The radial and axial velocity profiles of the droplets and gas in the free spray and in the two-phase flow through a cylindrical apparatus have been calculated and represented taking into account the early drag crisis of droplets and peculiarities of turbulent friction in the gas, which was detected in previous experiments. The distinguishing feature of the numerical model of the two-phase flow is that it employs the differential equations describing the nonstationary flow of a compressible gas as the initial equations. In transition to their difference analog, the familiar Lax–Wendorff algorithm has been used. A comparison of the results of calculations based on this model with experimental data has demonstrated their concordance.     

封闭圆内开缝圆自然对流的非线性特性研究

本文通过数值计算对封闭圆内开缝圆自然对流的非线性特性进行了研究。数值计算以整个流场为计算区域,采用非稳态数学模型和具有QUICK差分格式的SIMPLE算法。计算结果表明,在不同参数下流动和换热存在稳态定常解、周期性振荡解、拟周期性振荡解和非周期性振荡解。稳态定常解的相图是一个点;周期性振荡解的相图是一个极限环,对应功率谱含一个基频及其谐波;拟周期性振荡解的相图为环面,对应功率谱含两个不相关的频率及它们的线性组合频率;非周期性振荡解的功率谱为无规则的宽带连续谱。