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.     

具有H_2引燃的CH_4、煤油超声速混合的三维数值研究

用双流体模型和分区算法 ,气相多组分N_S方程和液相Euler方程分别用迎风TVD格式和NND格式进行数值求解 ,相间相互作用项方程用二阶Runge_Kutta法求解·　并首次对H2 引燃的CH4 和煤油横向喷射、混合问题进行了数值研究·　结果表明 :与喷射加碘空气的PLIF结果相比 ,本文和实验结果符合得很好·　对直通道 ,后面喷嘴的穿透深度大 ,煤油较气态燃料的穿透深度大 ,但难以被卷吸到喷嘴前的回流区内 ,流场出现无煤油区·　H2 和CH4 均可扩散到回流区内 ,CH4 和煤油引燃机理不同·　对后台阶直通道 ,存在两个回流区 ,H2 可扩散到这两个回流区 ,但CH4 只能被卷吸到其喷嘴前的回流区·　后台阶直通道增强混合的效果和引燃点火的可靠性更好     

具有H2引燃的CH4，煤油超声速混合的三维数值研究

用双流体模型和分区算法,气相多组分N－S方程和液相Euler方程分别用迎风TVD格式和NND格式进行数值求解,相间相互作用项方程用二阶Runge-Kutta法求解,并首次对H2引燃的CH4和煤油横向喷射,混合问题进行了数值研究,结果表明：与喷射加碘空气的PLIF结果相比,本文和实验结果符合得很好,对直通道,后面喷嘴的穿透深度大,煤油较气态 穿透深度大,但难以被卷吸到喷嘴前的回流区内,流场出现无煤油区,H2和CH4均可扩散到回流区内,CH4和煤油引燃机理不同,对后台阶直通道,存在两个回流区,H2可扩散到这两个回流区,但CH4只能被卷吸到其喷嘴前的回流区,后台阶直通道增强混合的效果和引燃点火的可靠性更好。     

多体气动弹性系统超声速颤振分析

对一类多体气动弹性系统超声速颤振问题进行研究.分别采用多体动力学理论、活塞理论建立了弹性结构系统的动力学模型与超声速非定常气动力模型,得到了由微分代数方程表示的多体系统气动弹性动力学方程.通过数值求解微分代数方程的特征值问题,研究了多体系统在平衡位置小扰动运动的稳定性,完成了多体气动弹性系统超声速颤振分析.应用该方法研究了板状翼面及含操纵面翼面的超声速颤振问题,并得到了操纵面处于不同位置时翼面的颤振速度.结果表明,所发展的多体气动弹性系统超声速颤振分析方法,适用于由多个部件组成的工程结构颤振分析.     

低超声速绕球流动的数值模拟

本文选择对不同Mach数M_∞都适用的曲线坐标和转换函数,将物理平面上的控制方程变换到计算平面上去,并使计算流场的范围都落在脱体激波、物面和声速线附近。这样在M_∞→1的低超声速下脱体激波远离物体时大大地缩小了计算流场的范围。本文用高精度的TVD差分格式求解了低超声速圆球绕流,所得结果如脱体激波、声速线位置等与实验结果吻合极好,解决了多年来在1.3≥M_∞>1范围内一些圆球绕流介的矛盾结果。本文得到的M_∞=1.05下的绕球流场结果是目前尚未见到的。     

Glimm方法对于燃烧模型含爆燃波及爆轰波解的收敛性

该文对于反应速率无穷的燃烧模型组的初值问题证明了当初值狌０（狓）,狕０（狓）的变差有界时,对于含爆燃（ＤＦ）波及爆轰（ＤＴ）波解的Ｇｌｉｍｍ 格式的收敛性,其中犳′（狌）＞－Λ,犳′（０）＜０,犳″（狌）＞０,犳″（狌）≥δ＞０ （狌≥０）,常数狇＞０,以及当狌０ （狓）＞０时狕０（狓）＝０．     

超声速钝锥湍流边界层DNS入口边界条件的研究

如何选取恰当的入口条件,是进行湍流边界层直接数值模拟时必须考虑的一个问题.为此建议了一种方法,只需要有平板湍流边界层时间模式直接数值模拟(DNS)所得的一个瞬时的流场,而且其Mach数、Reynolds数及壁面温度条件无需和实际问题中的完全相同,就可导出超声速钝锥湍流边界层空间模式直接数值模拟所需的入口条件.通过3个典型算例,将结果与用其它方法所得结果相比,证实了该方法的可行性.     

气体动力学燃烧模型的广义Riemann问题

考察了在(x,t)平面上原点(t＞0)的邻域内气体动力学燃烧模型的广义Riemann问题．在改进的熵条件下构造了此问题的唯一解．它们是自相似ZND燃烧模型的极限．发现对某些情形,广义Riemann问题的解与相应的Riemann问题的解有本质的不同．特别地,扰动会使得相应Riemann问题的强爆轰波转化为由预压激波点燃的弱爆燃波．在一些情形,尽管相应的Riemann解中不含燃烧波,扰动后燃烧波会出现．这反映了未燃气体的不稳定性．     

一类奇异摄动燃烧模型的渐近解

讨论了一类具有两参数的非线性奇异摄动的燃烧模型.首先,利用摄动方法,得到了燃烧模型的外部解;其次,引入一个伸长变量,构造了燃烧模型解的初始层的校正项;然后,利用多重尺度方法和合成展开方法构造了模型解的边界层校正项,并由此得到了原初始-边值问题的渐近解;最后,利用微分不等式相关的理论证明了所得到的渐近解的一致有效性.用该文的求解方法简单而可行.     

煤颗粒燃烧的形状特性和理论

以实验和分数维理论为方法,研究了煤颗粒燃烧中形状变化过程和特性。建立并运用光学显微计算机图象颗粒测量分析系统,测量了3种典型煤种,在不同燃烧方式下的颗粒形状参数,获得了煤燃烧过程中颗粒形状变化过程的基本现象,以此为基础,建立了煤颗粒燃烧形状理论,包含了燃烧颗粒形状维、颗粒形度分布和燃烧SMS方程等。     

燃烧理论中的非线性奇摄动系统

探讨了在没有预先混合的燃烧理论中 ,非线性奇摄动系统εx″i=hi(t,x) fi(t,x,x′)的 Dirchlet问题和 Robin问题 ,其中 x=(x1,x2 ,… ,xn) T.在适当的条件下 ,证明了解的存在性 ,并给出了解的渐近估计 .     

高温燃烧产物内NO还原特性的研究

为了控制高温燃烧装置中高浓度NO_x的排放,本文研究了高温(1750—2250°C)燃烧产物内NO的还原特性,研究表明,无还原剂时,影响高温燃烧产物内NO的还原特性的主要因素为燃烧当量系数、燃气冷却速率和温度水平,首次利用碳氢燃料来还原高温的燃烧产物内NO,效果十分显著,简单可行,建立了无或有还原剂时高温燃烧产物内NO还原的化学动力学模型。     

火烧油层燃烧前缘位置确定新方法

火烧油层表现出复杂渗流特征和明显的区带特性,目前还缺少成熟的火烧油层的燃烧前缘监测方法,根据火烧油层的特征建立了包含已燃烧区和未燃区的燃烧前缘解释模型,进而利用油藏数值模拟方法建立了典型均质油藏火烧油层模型,在此模型上研究了注气井关井后的压力和压力导数变化特征,并把计算和实际燃烧前缘参数进行了对比;最后对辽河油区火烧油层试验区内一口注气井的试井资料进行了解释分析,得出的燃烧前缘距离注气井89m,与生产动态分析结合分析,认为利用注气井试井方法计算火烧油层前缘位置结论可靠,能够准确反映油井生产状况和注气井受效情况.     

喷雾碰壁燃烧数值模拟研究北大核心CSCD

燃油喷雾碰壁是小型高压直喷式柴油机中普遍存在的现象.燃油碰壁会影响缸内燃烧过程,进而显著地影响柴油机的动力学、经济性和排放性.为了更好地认识燃油喷雾碰壁燃烧现象,该研究采用数值模拟的方法对该过程进行计算,探究其特殊的燃烧特性.研究结果表明:在碰壁喷雾的两阶段燃烧过程中,喷雾碰壁促进喷雾径向发展半径和卷吸高度的增加,促进近壁面油气混合,在近壁面形成有利于低温点火的条件.低温燃烧反应在混合气较为稀薄的近壁面区域开始,随后向碰壁喷雾中心浓混合气区域发展.随着低温氧化燃烧持续放热,碰壁喷雾雾束中心区域温度逐渐升高,同时积累大量甲醛.由于喷雾碰壁会导致碰壁雾束中心形成较浓混合气,并且低温燃烧放热量较少,导致部分碳氧化物无法完全燃烧,增加了碳烟的生成量.另外随着高温燃烧的进行,温度持续升高,碰壁喷雾卷吸更多环境气体,进而产生大量氮氧化物.     

煤颗粒燃烧破碎特性及其分数维理论

本文采用激光衍射法和光学显微计算机图像系统及自行开发的软件,测量了三个典型煤在快速加热初期燃烧、等温加热燃烧和火焰燃烧方式的颗粒尺寸,运用分数维理论,建立了煤燃烧颗粒破碎理论,实验和理论研究揭示了煤燃烧中颗粒尺寸变化的本质,理论计算和实验结果符合良好。     

基于GA-BP的锅炉燃烧系统的仿真与研究

在当今社会中,我国的发电仍然以火力发电为主.锅炉能否安全经济的燃烧是火力发电厂最为关心的问题.锅炉安全经济的燃烧不仅可以使得发电成本降低还能有效的减少有害物质的排放.依据某热电厂的现场数据选用BP神经网络来对锅炉燃烧系统进行建模分析.利用遗传算法对BP神经网络的权值、阈值进行优化,建立更为理想的GA-BP网络模型.实验结果表明,在采用遗传算法优化的神经网络之后,模型的收敛速度、训练精度得到了有效的提高.为了进一步的研究该系统,建立模糊PID优化控制器并仿真,仿真结果证明了模糊PID的优越性.以上研究说明,通过以上手段可以有效地优化热电厂的锅炉燃烧系统.     

一个燃烧波模型解的存在唯一性与渐近行为

本文讨论一类燃烧波模型.在较弱的条件下证明该问题解的存在唯一性,并给出了解的渐近行为.     

聚类优化RBF网络在锅炉燃烧中的应用

为了提高径向神经网络的训练精度,提出一种混合优化算法.算法将基于萤火虫算法的模糊聚类,应用到径向神经网络基函数中心向量的计算中,利用萤火虫算法良好的全局寻优能力来优化搜索基函数中心,提高了获取网络类中心的稳定性.锅炉燃烧优化的实例表明,混合优化算法达到了预期效果,提升了锅炉燃烧效率.     

富氧燃烧对烟气组分影响的数值模拟研究

以4×10⁴m³/h顶烧式常压加热制氢转化炉为研究对象,分析富氧燃烧对烟气组分的影响.采用有限体积法建立制氢转化炉辐射室流体的三维有限元模型,选取合理的数学模型研究了不同富氧工况对制氢转化炉辐射室内及出口处烟气组分的影响规律.研究结果表明:随着助燃空气中含氧量的增加,燃料气燃烧愈加完全,烟气中碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的含量降低.当含氧量为32.5%时,制氢转化炉炉膛内富氧燃烧特性明显.研究结果可为富氧燃烧技术在制氢转化炉的工程应用提供理论指导.     

热量再循环对有机尘埃微粒燃烧的影响

研究了热量再循环和不同式Lewis数,对有机尘埃微粒燃烧的作用.在微型燃烧室中,由于热量再循环的影响更加显而易见,所以建立更好的模拟微型燃烧室性能的计算模型显得十分必要.为了模拟有机尘埃微粒的燃烧,假定尘埃微粒首先被气化,氧化成为一种化学结构已知的气相,接着假定该可燃气体的化学结构为甲烷.为了研究火焰的结构和求解控制方程,认为火焰结构由3个区域组成,即预热气化区、反应区和后火焰区.通过从后火焰区到预热区的排热来评价再循环现象.问题如下分步求解:首先对各区域的控制方程无量纲化;接着对各区域应用必要的边界条件和协调条件;然后按分析模型,对控制方程以及必要的边界条件和协调条件,同时进行求解.表明,再循环和不同式Lewis数,对有机尘埃微粒的燃烧特性有着显著的影响,得到不同微粒半径时的燃烧速度曲线和温度曲线等.结果与已发表的试验数据吻合.