王海峰
,
陈义良
,
董刚
,
朱旻明
工程热物理学报
对拉伸层流扩散火焰面进行了数值模拟,考察了在以往湍流燃烧的火焰面模型中,假定Lewis数等于1的可靠性,研究了不同分子扩散和火焰辐射对火焰面结构、氮氧化物排放和熄火临界的影响.计算结果表明,Lewis数等于1的假定在火焰面结构的计算中存在很大的近似性,火焰辐射可以引起低拉伸条件下的熄火临界.
关键词:
拉伸层流扩散火焰面
,
不同分子扩散
,
辐射
,
熄火
张培
,
韩超
,
朱旻明
,
陈义良
工程热物理学报
本文采用LES结合FPV湍流燃烧模型数值模拟了钝体驻定火焰的冷态场和燃烧场,与实验数据进行比较,研究了火焰结构和流场特性,并分析了燃烧对流场的影响.结果表明,速度、温度和主要组分浓度的一阶和二阶统计值,均与实验值符合得较好.燃烧发生在当量混合物分数等值线处,先是沿回流区外边缘分布,然后逐渐向中心靠拢,最后在下游处类似于射流火焰.回流区前部当量混合面处的低标量耗散率和高温分布在钝体驻定火焰中起到了关键的作用.燃烧使气体发生膨胀,回流区变长,轴向平均速度和湍动能沿流向衰减速度降低,湍动能在内剪切层处的峰值降低.
关键词:
大涡模拟
,
双参数火焰面
,
钝体驻定
,
火焰结构
,
流场特性
朱旻明
,
陈义良
,
叶桃红
,
韩省思
,
陈辉
工程热物理学报
本研究发展了U-RANS/PDF混合算法研究湍流和化学反应相互作用对燃烧稳定性的影响,采用有限体积和Monte Carlo相结合的方法在非结构网格中求解相容的U-RANS方程和脉动速度-湍流频率-标量的联合PDF方程.本文对钝体火焰驻定器后冷态流场进行了计算,结果表明此混合算法能够捕捉流场中非稳态的漩涡脱落现象.着重研究了湍流频率模型系数的改变对漩涡脱落频率以及拟序结构在动量输运中的作用的影响.
关键词:
燃烧稳定性
,
Monte Carlo方法
,
漩涡脱落
,
概率密度函数方法
,
非结构网格
赵平辉
,
叶桃红
,
朱旻明
,
陈靖
,
陈义良
工程热物理学报
使用发展的大涡模拟并行程序,数值模拟了圆形射流湍流场,与实验值进行详细比较,对大涡模拟程序进行检验,并分析网格尺度对计算结果的影响。结果表明,大涡模拟计算的平均速度场和雷诺应力场与实验值符合得非常好,验证了该大涡模拟计算程序的可靠性和精确度。同时发现一阶统计矩受网格尺度影响不大,二阶及高阶矩与网格尺度有较大的关系,因此使用大涡模拟方法计算湍流及湍流燃烧问题应对网格依赖性进行必要分析,至少保证二阶统计矩具有较好的精度。
关键词:
大涡模拟
,
圆形射流
,
亚格子尺度模型
,
网格尺度
韩省思
,
叶桃红
,
朱旻明
,
陈义良
工程热物理学报
本文提出一个利用分流技术强化超声速横侧射流混合及燃烧的新方法,即通过一个细小通道连通燃料喷口上下游,上游高压流体部分分流到下游,从底部抬高燃料穿透深度.应用修正可压缩性的 k-ε湍流模型,对不同喷射压力下冷态及燃烧流场进行数值模拟.有无采用分流技术的结果对比表明,分流技术能有效增大混合效率和燃烧效率,分流孔位置是一重要影响因素.观察到两类强化混合及燃烧的机制,合理布置分流孔位置可使燃烧效率相对提高 25% 以上.
关键词:
分流技术
,
强化混合及燃烧
,
超声速横侧射流
,
数值模拟
陈辉
,
朱旻明
,
叶桃红
,
刘明侯
,
陈义良
工程热物理学报
本文对非结构网格中U-RANS/PDF混合方法的并行计算进行了研究,通过对方柱绕流的数值模拟,讨论了并行程序的有效性和计算效率.非结构网格上U-RANS/PDF混合方法的并行计算,提高了PDF方法的计算效率和处理复杂几何结构的能力,使得PDF方法能够方便地应用于实际燃烧问题.
关键词:
概率密度函数方法
,
并行计算
,
方柱绕流
,
涡旋脱落
,
Monte Carlo方法
朱旻明
,
赵平辉
,
陈义良
,
白雪松
,
工程热物理学报
本文目的是研究声激励对自由射流流场结构的影响。采用多重网格方法对声激励下三维自由射流（Re=2200）的空间演化做大涡模拟。比较了无激励情况和不同频率声激励下射流涡量场的改变。计算表明，当声激励频率接近射流优势频率时，涡量场结构变化显著。周向涡量集中卷起形成大的涡环，射流径向扩展增大。当激励频率接近优势频率两倍时，有涡合并现象，说明出现次谐波。当激励频率远高于优势频率时，流场结构与无激励情况差别不大。本文还给出在接近优势频率的激励下射流中的流向涡量的分布，定性上与实验观察相同。
关键词:
声激励
,
自由射流
,
大涡模拟
,
多重网格
陈靖
,
赵平辉
,
韩超
,
朱旻明
,
陈义良
工程热物理学报
使用大涡模拟加稳态火焰面模型、火焰面/反应进度模型对CH4/H2/N2湍流射流扩散火焰进行了模拟,通过与实验数据的详细比较对火焰面模型进行了检验.结果表明,两种火焰面模型计算得到的低阶矩与实验值都符合得较好,后者对二阶矩捕捉更准确;小组分(No,OH)分布与实验结果都有较大偏差,直接求解小组分输运方程可得到较好结果.最后用POD技术对漉场进行分解与重构,可以发现前5阶模态即占有总能量的60％左右,且中心射流区域集中了各尺度的湍流相干结构.
关键词:
大涡模拟
,
射流扩散火焰
,
火焰面模型
,
POD分析
韩省思
,
叶桃红
,
朱旻明
,
陈义良
工程热物理学报
对标准κ-ε两方程湍流模型进行Durbin可实现性、Heinz湍流产生项以及Sarkar可压缩性修正三部分修正.尝试考虑结构可压缩性修正的影响,发展了一个同时考虑结构可压缩性修正和膨胀可压缩性修正的湍流模型.以超音速混合层为基础,分析了各个可压缩性修正的相对重要性,并将混合层厚度增长率、湍流动能的计算结果与实验结果进行比较,验证、分析修正模型的效果.结果表明,修正模型能够准确地预测到超音速混合层的发展,使模拟结果和实验结果更加接近.
关键词:
可压缩湍流
,
超音速混合层
,
湍流模型
,
数值模拟
葛海文
,
朱旻明
,
陈义良
,
王海峰
,
董刚
工程热物理学报
本文采用PDF方法对矩形燃烧室内钝体后的湍流预混火焰进行了数值模拟.脉动速度-频率-标量联合的PDF输运方程用Monte Carlo方法求解,质量、动量和能量的平均值由基于无结构网格的有限体积法求解,压力通过状态方程获得.PDF方程中所需的平均密度、平均速度和压力由有限体积法提供,并将用Monte Carlo方法求出的雷诺应力、化学反应源项和比热比传递给有限体积法.本文对丙烷和空气燃烧的不同简化化学反应机理进行了研究,并与实验结果进行比较,获得满意的结果.
关键词:
有限体积法
,
Monte Carlo方法
,
无结构网格
,
几率密度函数
,
钝体稳定火焰
