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
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
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
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
曹红军
,
张会强
,
陈昌麒
,
林文漪
工程热物理学报
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间歇性较大的区域，现有简化PDF模型难以得到满意的结果。
关键词:
混合分数
,
PDF分布
,
简化PDF模型
,
大涡模拟
王赫阳
,
张会强
,
王希麟
,
郭印诚
,
林文漪
工程热物理学报
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.
关键词:
格子涡方法
,
混合层流动
,
离散涡方法
刘奕
,
郭印诚
,
张会强
,
王希麟
,
林文漪
工程热物理学报
本文分别对常温空气和高温空气的平面自由射流进行了大涡模拟,采用分步投影法求解动量方程,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟,并同时求解了标志物输运方程以实现数值流场显示.模拟结果给出了湍流的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程,通过对常温射流和高温射流瞬态流场的比较揭示了射流中温度场与拟序结构间相互作用的细节过程.
关键词:
大涡模拟
,
平面射流
,
拟序结构
周欣
,
王赫阳
,
王希麟
,
张会强
,
郭印诚
,
林文漪
工程热物理学报
本文采用流动显示的方法对平板混合层中上下层流体速度比对固体颗粒在混合层中沉降的影响进行了研究。实验中分别采用粒径小于40 μm，粒径98～104μm，粒径154～160μm的玻璃微珠以及环氧树脂作为固相颗粒，对这些颗粒在速度比分别为1:1.2、1:2和1:2.8的液相混合层中的运动进行了显示。结果表明混合层中大涡结构对固体颗粒的沉降具有迟滞作用，其作用程度取决于混合层中上下层流体速度比。速度比越大，颗粒的沉降越慢
关键词:
混合层
,
液固两相流
,
流动显示
王兵
,
张会强
,
王希麟
,
郭印诚
,
林文漪
工程热物理学报
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.
关键词:
亚格子模式
,
大涡模拟
,
后台阶流动
