燃料型NO生成的实验研究

在二维平面射流中进行了燃料型NO的实验研究,采用在甲烷中加入NH_3的方法来模拟燃料氮。实验结果表明:实验过程中生成的NO主要是燃料型NO,热力型NO和快速型NO占排放的总NO的比例很小,同时随着NH_3的增加,NO迅速增加,并且NO浓度沿轴向呈双峰分布。     

不同排列粗糙元对湍流拟序结构的影响

采用氢气泡流动显示技术,研究了壁面不同排列粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响。实验中基于平均速度和水力直径的雷诺数分别为14300、31200、48000。氢泡丝上游布置的离散粗糙元直径为2．3、4和6mm,得到了光滑壁面和5种不同排列方式的离散粗糙元壁面湍流条带和湍流斑块特征。结果发现：相同雷诺数和相同排列方式下条带间距...     

Particle transport behavior in air channel flow with multi-group Lagrangian tracking

The particle motions of dispersion and transport in air channel flow are investigated using a large eddy simulation(LES) and Lagrangian trajectory method. The mean and fluctuating velocities of the fluids and particles are obtained,and the results are in good agreement with the data in the literature. Particle clustering is observed in the near-wall and low-speed regions. To reveal the evolution process and mechanism of particle dispersion and transport in the turbulent boundary layer, a multi-group Lagrangian tracking is applied when the two-phase flow has become fully developed: the fluid fields are classified into four sub-regions based on the flow characteristics, and particles in the turbulent region are divided accordingly into four groups when the gas–particle flow is fully developed. The spatiotemporal transport of the four groups of particles is then tracked and analyzed. The detailed relationship between particle dispersion and turbulent motion is investigated and discussed.     

Three-dimensional turbulent flow over cube-obstacles

In order to investigate the influence of surface roughness on turbulent flow and examine the wall-similarity hypothesis of Townsend, three-dimensional numerical study of turbulent channel flow over smooth and cube-rough walls with different roughness height has been carried out by using large eddy simulation(LES) coupled with immersed boundary method(IBM). The effects of surface roughness array on mean and fluctuating velocity profiles, Reynolds shear stress, and typical coherent structures such as quasi-streamwise vortices(QSV) in turbulent channel flow are obtained. The significant influences on turbulent fluctuations and structures are observed in roughness sub-layer(five times of roughness height).However, no dramatic modification of the log-law of the mean flow velocity and turbulence fluctuations can be found by surface cube roughness in the outer layer. Therefore, the results support the wall-similarity hypothesis. Moreover, the von Karman constant decreases with the increase of roughness height in the present simulation results. Besides, the larger size of QSV and more intense ejections are induced by the roughness elements, which is crucial for heat and mass transfer enhancement.     

锂（1）／六氟化硫（g）气—液浸没有反应射流和燃烧的数值研究

本文对Ｌｉ（１）／ＳＦ６（ｇ）气－液浸没有反应财流流动和燃烧采用单流体模型及ｋ－ε－ｇ湍流燃烧模型进行了数值研究。针对现有研究的一些不足，本文在物理平面内采用全隐向后积分及乘方格式差分求解了基本方程。得到了速度、温度、密度和气相体积分数等物理量比较合理的详细分布及穿透区形状。从而较深入地揭示了气－液浸没有反应射流流动的流动特征。并由计算结果给出了穿透区长度与其主要影响因素之间的关系式，与相关的一些实验结果是一致的。     

混合层流动拟序结构的大涡模拟

采用大涡模拟方法对空间发展的二维平面混合层进行了数值模拟 ,动量方程采用分步投影法求解 ,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟 ,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解 ,同时求解了标志物输运方程以实现数值流场显示。模拟结果给出了混合层流动的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程 ,成功地模拟了混合层发展中的各种瞬态细节过程 ,如涡的卷起、增长 ,涡与涡之间的配对、合并过程 ,以及大涡破碎为小涡的级联过程 ,为各种以混合层流动为原型流动的射流、尾流等工业流动的控制和优化提供了理论基础。     

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．     

粗糙壁面湍流边界层流动和拟序结构的大涡模拟研究

采用LES方法和虚拟粗糙元模型,,模拟了Rer=180有粗糙壁面的充分发展槽道湍流流动.从流向平均速度、脉动速度均方根、雷诺剪切应力、脉动速度相关,以及瞬时近壁准流向涡结构等多个方面,对粗糙壁面湍流边界层流动和拟序结构进行了分析.结果表明,粗糙壁面处雷诺剪切应力、脉动速度均方根以及近壁条带平均距离和准流向涡尺度都大于光滑壁面,且随着粗糙元高度的增加这种趋势更加明显.本工作为进一步研究颗粒在近壁区域的弥散规律奠定了基础.     

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。     

横向粗糙元壁面槽道湍流的大涡模拟研究

采用大涡模拟和浸没边界法相结合对不同高度和不同间距横向粗糙元壁面槽道湍流进行了模拟,得到了光滑壁面和粗糙壁面湍流的流向平均速度分布,雷诺剪切应力,脉动速度均方根和近壁区拟序结构。结果发现横向粗糙元降低了流向平均速度,增大了流动阻力,粗糙壁面湍流的雷诺剪切应力大于光滑壁面。粗糙元降低了流向脉动速度,增强了展向和法向脉动速度。粗糙元高度越高,对湍流流动影响越大,而粗糙元间距对湍流统计特性的影响不大。粗糙壁面仍然存在着和光滑壁面类似的条带结构。