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
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
燕小芬
,
王希麟
工程热物理学报
本文采用PDPA设备测量了不同材料(玻璃微珠和铜粉)、不同粒径(250μm和75μm)颗粒存在的条件下,两相圆湍射流中气相湍流度的分布.给出了喷口附近两相流中气相湍流度变化的规律.测量结果表明在喷口附近区域,速度梯度的变化是影响气相湍流度变化的主要因素.
关键词:
两相流
,
射流
,
湍流度
,
PDPA
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
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随着粗糙元直径增大而减小，条带或湍流斑块高度随粗糙元直径的增大而增大。对于不同粗糙元排列方式，当展向间距为0、流向间距为粗糙元直径4倍时，条带消失，出现大量混乱的湍流斑块，且此时湍流斑块高度最大，表明此种排列方式对壁湍流拟序结构影响最大。布有粗糙元时条带间距均比光滑壁面小，条带或湍流斑块高度均比光滑壁面大。该研究对于壁湍流控制的工程应用具有指导意义。
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
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
