高强度湍流预混火焰NO生成特性的研究

本文采用直接数值模拟方法对不同湍流强度下预混CH_4/H_2/air平面火焰进行了计算,并对湍流火焰中NO的生成规律进行了研究。采用了28组分268步反应的详细化学反应机理。研究表明高Karlovitz数下,湍流微团能穿透火焰面并存在于内反应区中。在强拉伸作用下,局部燃烧热释率达到层流火焰峰值的1.8倍。湍流作用下湍流燃烧速率显著提高,而NO的总生成速率增加不明显。高湍流强度下由于快速型NO的生成率的显著减小,湍流火焰中NO的总生成速率降低。     

两相可压缩边界层的颗粒运动特性分析

本文采用高精度直接数值模拟方法,研究了马赫数为2的可压缩湍流边界层中,两种不同粒径颗粒的运动特性.研究发现近壁面的颗粒流向平均速度要小于流体;颗粒具有法向指向壁面的平均速度;近壁面颗粒的流向雷诺正应力要略大于流体:其中大颗粒具有更加显著的上述趋势.小颗粒的法向和展向雷诺正应力基本等于流体,而大颗粒则都要远小于流体.条件平均统计显示,大颗粒在低速区域的富集导致了这一现象.     

超音速氢气燃烧火焰结构特性的直接数值模拟

在课题组前期工作的基础上,对一马赫数为1.2的三维超音速氢气射流抬升火焰进行了直接数值模拟研究,其中空间离散采用波带优化的四阶WENO格式,时间积分采用带有TVD性质的三步三阶龙格库塔格式,边界条件采用了无反射特征边界条件,总的计算网格数达到9.75亿。结果表明:超音速射流氢气燃烧火焰可分为根部层流状的高温高热量释放率稳燃区、高度褶皱的湍流剧烈混合区和远场燃烧区。火焰自燃稳燃点出现在喷口附近的x/D=0.86处,对应着最易反应混合分数。在此下游,预混燃烧和扩散燃烧两种模式同时存在,其中在剧烈混合区和远场区火焰以扩散燃烧为主,但在火焰根部的局部区域预混燃烧热量释放率达到35%左右。     

凹腔稳燃超声速燃烧火焰闪回不稳定性的数值研究北大核心CSCD

针对等直截面超燃冲压发动机燃烧室中火焰闪回低频燃烧振荡现象,采用延迟分离涡模拟(DDES)的混合RANS/LES方法结合PaSR湍流燃烧模型进行了三维模拟研究.计算得到了完整的燃烧振荡周期,与实验中的低频燃烧振荡现象较为一致.低频燃烧振荡周期可分为凹腔火焰稳定、火焰回传、火焰吹熄3个阶段.通过分析低频燃烧振荡周期中不同阶段的燃烧流动状态,给出了可能的低频燃烧振荡的形成机制.研究结果表明,在整个低频燃烧振荡周期中燃烧室内没有发生热壅塞,燃烧室提供的背压和燃烧释热是燃烧室内形成低频燃烧振荡的关键.     

可压缩均匀湍流中颗粒对湍流调制的数值研究

本文采用欧拉-拉格朗日点源方法对颗粒调制可压缩均匀各向同性衰减湍流进行了直接数值模拟,颗粒和流场之间通过双向耦合相互作用,初始湍流马赫数达到1.2,研究了不同密度(St_0)颗粒对湍流调制的影响,轻颗粒(St_0=0.1)略微增强流体的湍动能和旋转运动;临界颗粒(St_0=1.0)也增强流体的旋转运动;而重颗粒(St_0=5.0)则会削弱流体的湍动能和旋转运动。对于流场的可压缩性,颗粒由于其惯性都会削弱可压缩性,并且颗粒越重,削弱越强。