隋春杰
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周力行
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林博颖
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杨帆
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孔文俊
工程热物理学报
一种改进的代数二阶矩燃烧模型被应用在Flame-D的大涡模拟中.代数二阶矩模型能够将化学反应速率的脉动项进行模拟,更准确地计算化学反应速率.在实际燃烧过程中,化学反应速率不仅与当地的温度以及组分浓度等相关,更与反应物的混合速率有密切的关系.研究考虑了亚网格尺度内混合速率对化学反应速率的影响,提出了改进的代数二阶矩模型.通过与相同模拟条件下的涡耗散概念模型的模拟结果以及实验结果进行对比,改进的代数二阶矩模型的准确性得到了验证,同时亚网格化学反应速率的模拟对总化学反应速率的影响也得到了研究.
关键词:
非预混燃烧
,
大涡模拟
,
代数二阶矩模型
,
亚网格混合速率
杨帆
,
林博颖
,
隋春杰
,
孔文俊
工程热物理学报
本文采用合成涡方法生成湍流进口条件,对非受限强旋流甲烷/空气贫燃预混火焰进行了大涡模拟研究.模拟结果和实验以及DNS数据符合良好.基于此模拟方法,本文对甲烷火焰掺混氢气和水蒸气,进行了比较研究.研究发现,掺混氢气提高了火焰抗拉伸灭火能力,火焰在外剪切层强湍流作用下形成较厚火焰刷.掺混水蒸气,火焰降温明显,流场轴向速度加速较小,形成较大的当地旋流数.因而,相比于掺混氢气,其回流区更强、更宽.相比于掺混水蒸气,流场轴向速度加速较大的掺氢火焰,其轴向脉动在更强的Kelvin-Helmholtz不稳定性作用下,下游剪切层双峰结构得到了保持并增强.
关键词:
强旋流
,
LES
,
贫燃预混
