楼梯井内火灾过程的大涡模拟

针对建筑物楼梯井内的火灾过程,采用大涡模拟方法,探讨了不同释热速率对楼梯井内火灾过程中空气卷吸量、楼梯井内平均氧气浓度、平均温度以及楼梯井内外最大压差的影响,分析了火灾烟气流动的动力学特征。研究结果表明,随着释热速率的增加,楼梯井空气卷吸量增加,但由于氧气的消耗量也在增加,导致楼梯井内平均氧气浓度降低。此外,释热速率越大,则楼梯井内温度越高,导致楼梯井内外最大压差增加,增强楼梯井的抽风拔为效应,加快了火灾烟气的蔓延。     

基于有限反应速率的扩散燃烧大涡模拟

本文发展了一种基于有限反应速率的湍流燃烧大涡模拟方法。基于此方法,对常压下,甲烷/空气平板射流扩散燃烧进行了大涡模拟.甲烷/氧气反应采用包含七种组分的四步反应简化反应机理,考虑了基于Arrienius定律的有限化学反应速率,瞬态结果和时均结果与DNS结果都符合很好。为了解决考虑有限反应速率后计算量急剧增加的问题,本文引入等效化学反应速率模型,在压力泊松方程的求解中采用了求解效率较高的快速傅里叶变换方法,并对整个程序进行基于区域分解的MPI并行编程处理。     

浮力对矩形射流扩散火焰影响的大涡模拟

本文对浮力作用下的矩形射流扩散燃烧过程进行了三维大涡模拟。数值模拟结果展示了浮力作用下矩形射流扩散火焰的动态弯曲过程,比较分析了射流速度对火焰刚性的影响,发现射流速度越高火焰弯曲程度越小、燃料喷射距离越远。对浮力作用下的水平射流横截面流动分析结果表明,由于流向涡的卷吸作用在局部区域存在逆着浮力方向的流动。     

不同亚格子模式在后台阶湍流流动大涡模拟中的应用

本文用大涡模拟方法研究了湍流后台阶流场中的大涡演变过程,并在此基础上研究了目前大涡模拟中比较常用的六种亚格子模式。在相同的流动几何参数以及计算条件下,给出了不同亚格子模式下湍流流动瞬时压力场以及流场中瞬时粘性大小的分布,尤其给出了流场瞬时演变的大尺度涡结构。将六种亚格子模式从回流区长度、计算时间、计算结果的准确性和流场稳定性等不同角度进行了比较。为选取合适的亚格子模式深入研究湍流耗散机理奠定了基础。     

大型室内体育场馆火灾烟气充填及排烟措施研究

模拟了大型室内体育场馆火灾烟气的充填过程。对比了不同排烟条件下(自然排烟和机械排烟)烟气沉降过程。数值模拟结果表明,在无排烟情况下,烟气在大空间体育场馆内的温度并不高,但烟气层下降速度很快。对比不同的排烟方式,发现顶棚自然排烟有良好的排烟效果,顶棚机械排烟效果取决于机械排烟速率与自然排烟速率的相对大小。侧壁机械排烟系统只有在烟气蔓延到排烟口以下才有明显的效果,并且在流量大小一定情况下,侧壁排烟口位置和数量对排烟效果没有明显影响。     

混合分数PDF及其简化模型的大涡模拟研究

通过大涡模拟得到三维等密度平面射流中的混合分数的动态演化过程并统计其概率密度(PDF)的分布,对非预混燃烧雷诺时均模拟中常用的简化模型,包括β函数和截尾高斯函数,进行了定性和定量分析。混合分数的PDF分布在流场的不同区域上定性存在较大的区别,可以分为四类:追随型单峰分布、非追随型单峰分布、平板型分布和双峰分布。单峰追随型主要分布在湍流充分发展区,对不同的简化模型都有较好的适应性;单峰非追随型PDF通过β函数模拟可以得到很好的结果;平板型分布PDF,定性上难以模拟但定量模拟效果好;双峰分布主要分布于湍流外问歇性较大的区域,现有简化PDF模型难以得到满意的结果。     

混合层流动的格子涡方法数值模拟

采用格子涡方法对二维平板混合层流动进行了数值模拟,重点考察了格子涡方法定量模拟混合层流动流场下游不同流向位置各湍流统计平均量的能力。模拟结果表明:除横向脉动速度均方根比实验值大外,混合层流动在下游不同流向位置的流向平均速度,流向脉动速度均方根和雷诺应力的模拟结果都与实验结果定量符合得很好。此外,模拟结果还很好地反应出混合层流动的自相似性质。从而表明,格子涡方法具有对空间发展混合层流动进行较精确的定量模拟的能力。     

三维煤粉燃烧全双流体模型的数值模拟

1引言目前煤粉燃烧综合模型最为广泛的是以轨道模型为基础，美国杨伯翰大学的先进燃烧工程中心（CERC）自1980年起研制二维煤粉燃烧程序PCGC－2，从1990年起研制三维煤粉燃烧的PCGC－3程序[1]。与轨道模型发展的同时，美国Rabcock＆Wilcox公司Fiveland[2]等人研制了FURMO程序，用无滑移模型对560MW侧墙喷燃煤粉炉进行了三维全模拟。其特点是首次用全欧拉的处理方法计算三维煤粉燃烧过程，其不足之处是不考虑气粒两相间的速度滑移和温度滑移．总的看来，用轨道模型模拟煤粉燃烧，易于考虑颗粒反应经历，也可给出两相之间的速度及温…     

两相混合层中颗粒运动的数值模拟

本文采用离散涡方法对平板混合层流动进行了数值模拟,得到了与实验完全定量符合的速度场。再用单向耦合方法模拟了混合层流场中颗粒的运动。分析了混合层流动中大尺度涡结构及Ｓｔｏｋｅｓ数对颗粒扩散的影响。与前人工作中所采用的每个时间步一个颗粒在固定的位置进入计算域的方法不同,本文中每个时间步有多个颗粒在入口处以随机的横向位置进入计算域。因此,在不需增加太多计算量的基础上,计算域中可以包含足够多的颗粒以获得较精确的统计结果。采用本文方法得到的颗粒速度场与实验结果定量符合得很好。     

浅水渠道突扩湍浮力回流数学模拟

本文用有浮力源项修正的k-ε模型及有应力代数式的扩展的k-ε模型,针对浅水渠道水平热水出流问题的突扩湍浮力回流特点,写出其数学模拟表达式,并利用修正的k-ε模型进行了计算,得到了与实验数据大致相符合的结果,同时也表明有尚待改进之处。