蒋平
,
林川
,
郭印诚
,
张会强
,
王希麟
,
林文漪
工程热物理学报
对2:1的矩形喷口射流流动和燃烧过程进行了系列实验,展示了拟序结构的演化过程以及射流近场间歇产生的圆环内接矩形和触角形结构,这些结构的形成与大涡的演变存在密切相关;流动和燃烧的实验结果都表明副平面内的射流扩展角度大于主平面.副平面内大涡的运动会拉伸或压缩火焰锋面,并在局部区域形成火焰面的"孤岛"结构.
关键词:
矩形射流
,
拟序结构
,
流动显示
,
燃烧
梁文恺
,
陈正
,
杨帆
,
张会强
工程热物理学报
本文通过包含详细化学反应机理的数值模拟研究了常温常压和高温高压下Soret扩散对成气预混火焰的影响。研究重点是揭示并解释Soret扩散对合成气／空气层流火焰速度的影响。研究结果表明，合成气／空气层流火焰速度的下降主要是由H自由基的Soret扩散导致的，而H2分子Soret扩散的影响几乎可以忽略不计。这是因为主反应区和H自由基的Soret扩散是强烈耦合的。由于H自由基Soret扩散流量的增强，Soret扩散对燃烧流量的影响会随着初始温度和压力的升高而增强。
关键词:
Soret扩散
,
合成气
,
层流火焰速度
杨帆
,
张会强
,
陈正
,
王希麟
工程热物理学报
为了发展高效、清洁的汽车发动机，需要进一步增大缸内压缩比。而压缩比的提高，使得敲缸现象无法规避。对于火花点火发动机，敲缸机理解释普遍接受的观点是末端混气自燃，但这种自燃如何能产生敲缸的机理尚不十分明确。为此，本研究以形成敲缸现象的最基本要素，即中心火花引燃的火焰面、末端壁面高压高温自燃区、两侧可反射压力波的壁面为物理模型，并基于详细化学反应机理和一维可压缩反应流模型，分别在热壁提前点火和末端混合气自燃模式下模拟得到氢燃料火花点燃式发动机的敲缸现象。本文分析了两种不同模式产生初始压力波的不同物理机制，并发现导致初始压力波被放大继而产生强敲缸现象的压力波和火焰的耦合作用机理。这样的耦合作用，使得火焰传播由扩散控制，转变为在敲缸发生时由扩散和压力波共同控制。
关键词:
敲缸
,
火花点燃式发动机
,
压力波
,
燃烧不稳定性
张会强
,
王赫阳
,
王希麟
,
郭印诚
,
林文漪
工程热物理学报
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。
关键词:
两相流
,
混合层
,
离散涡方法
,
Stokes数
杨武兵
,
张会强
,
王希麟
,
郭印诚
,
林文漪
工程热物理学报
本文利用大涡模拟方法研究了空间发展平板混合层流动,分别在三维模型和二维模型下,比较了大尺度结构涡的演化过程,以及流向速度、流向脉动速度、横向脉动速度和Reynolds应力的统计时均结果,并与实验结果对照,指出3D模拟无论在物理真实性还是预报结果准确性方面都要明显优于2D模拟.
关键词:
平板混合层流动
,
大涡模拟
,
3D模拟
,
2D模拟
曹红军
,
张会强
,
王兵
,
林文漪
工程热物理学报
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.
关键词:
非预混燃烧
,
大涡模拟
,
有限反应速率
,
MPI
张会强
,
华丽君
工程热物理学报
选取平板混合层流动大涡模拟的某一瞬态流场,获得了稳态颗粒倾向性分布现象,并跟随富集区颗粒全轨道,分析了其运动状态沿轨道的变化.发现导致倾向性分布的并轨和轨道分离两种机制.在并轨机制中,不同来源的颗粒被较强涡旋俘获,使向心力和离心力平衡而产生趋同效应,进而发生并轨.在轨道分离机制中,邻近颗粒处于垂向速度方向有较大差异流场中会发生相反偏转,从而产生轨道分离.研究还表明:这些机制只能在跟随性和惯性相对平衡的颗粒中才能发生.
关键词:
气粒两相湍流流动
,
倾向性分布
,
颗粒轨道模型
刘奕
,
郭印诚
,
张会强
,
王希麟
,
林文漪
工程热物理学报
本文对甲烷-空气平面自由射流扩散火焰进行了大涡模拟,采用分步投影法求解动量方程,湍流亚格子项采用动态模式模拟,化学反应速率亚格子项采用动态相似模式模拟,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解,空间方向采用二阶精度的差分格式,在时间方向上采用二阶精度的显式差分格式.模拟结果给出了湍流扩散火焰的瞬态发展变化过程,表明射流扩散火焰的发展过程存在着"湍流控制"和"化学反应控制"两个不同阶段."湍流控制"阶段仅存在于火焰发展初期的极短时间内.
关键词:
大涡模拟
,
平面射流
,
扩散火焰
,
拟序结构
卢浩
,
王兵
,
张会强
,
王希麟
工程热物理学报
采用氢气泡流动显示技术,研究了不同粒径粗糙元对壁湍流拟序结构的影响.实验中粗糙元布置在氢泡丝前,均匀排成一排,基于平均速度和水力直径的雷诺数从14300到48000变化,离散粗糙元直径分别为0.9、1.6、2.3、4、5和6mm,粗糙元间距为2 cm.实验发现;光滑壁面和粗糙元壁面近壁湍流条带数量和条带高度都随雷诺数增大而增加.相同雷诺数下,粗糙元壁面流动产生的条带数量和条带高度随粗糙元粒径增大而增加.粗糙元壁面湍流条带数量和条带高度均比光滑壁面大.该研究对壁湍流的流动控制工程应用具有参考价值.
关键词:
壁湍流
,
拟序结构
,
粗糙元
,
氢气泡流动显示技术
,
流动控制
李卓毅
,
张会强
工程热物理学报
本文采用基元反应模拟H2-O2(N2)混合气体的着火过程,得到了不同散热和不同燃料-氧化剂初始浓度比条件下着火临界曲线.结果表明:H2/O2摩尔比相同时,不同散热条件下的着火临界曲线非常相似,可近似看成同一曲线在第二区的"延伸线"上滑移.临界曲线第二区的P-T关系符合2k1=ks[Ms].散热对着火极限的影响和着火延迟时间有密切关系,在临界曲线第二区延迟时间最小,导致散热对该区的影响最弱,从而使着火临界曲线非常相似.
关键词:
基元反应
,
着火临界曲线
,
着火
,
H2-O2(N2)混合气体
