罗坤
,
金台
,
卢树强
,
樊建人
工程热物理学报
在课题组前期工作的基础上，对一马赫数为1．2的三维超音速氢气射流抬升火焰进行了直接数值模拟研究，其中空间离散采用波带优化的四阶WENO格式，时间积分采用带有TVD性质的三步三阶龙格库塔格式，边界条件采用了无反射特征边界条件，总的计算网格数达到9．75亿。结果表明：超音速射流氢气燃烧火焰可分为根部层流状的高温高热量释放率稳燃区、高度褶皱的湍流剧烈混合区和远场燃烧区。火焰自燃稳燃点出现在喷口附近的x／D=0．86处，对应着最易反应混合分数。在此下游，预混燃烧和扩散燃烧两种模式同时存在，其中在剧烈混合区和远场区火焰以扩散燃烧为主，但在火焰根部的局部区域预混燃烧热量释放率达到35％左右。
关键词:
超音速射流
,
抬升火焰
,
氢气燃烧
,
直接数值模拟
,
火焰结构
易超
,
刘亚明
,
贺铸
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
本文采用DNS方法，对惯性颗粒所见各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究。结果表明：惯性对颗粒温度脉动强度，两相温度关联，自相关特性以及颗粒热流与两相交叉热流的统计特性具有明显的影响。在PDF方法的框架下，系统地推导了非等温气固两相流的PDF方程，且基于朗之万随机体系对方程进行了封闭，并利用前面的DNS结果对相关标量模型进行了检验，结果表明，在颗粒所见流体温度的模型中，采用颗粒所见流体温度的拉氏时间积分尺度作为模型输入参数较采用流场的耗散时间和Kolmogorov常数作为输入参数更接近DNS的结果。
关键词:
被动标量
,
惯性颗粒
,
非等温气固两相流
,
直接数值模拟
,
PDF方法
陈斌
,
工程热物理学报
本文发展了基于Front Tracking的直接数值模拟方法研究气液两相界面的迁移特性,该方法对气液两相采用半隐式的分步法直接求解N-S方程,耦合Front Tracking Method获得两相界面的三维变形.针对无边界以及垂直壁面附近静止水中的单个气泡上升过程进行模拟,研究气泡运动的机理以及气泡与壁面的相互作用.数值模拟准确再现了气泡的上升过程和变形,不同Re数下气泡的上升速度计算结果同经验关联式非常吻合,验证了该方法的有效性.随后分析了气泡周围流场的结构,发现壁面对气泡周围流场的抑制是壁面对气泡作用力的主要原因,将导致气泡逐渐偏离垂直壁面.
关键词:
直接数值模拟
,
界面追踪法
,
气泡变形
,
壁面作用力
刘亚明
,
易超
,
柳朝晖
,
郑楚光
工程热物理学报
本文采用直接数值模拟方法,对惯性颗粒所见均匀各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究.模拟结果表明,与颗粒所见流体速度的自相关特性不同,颗粒所见标量的自相关特性随颗粒惯性的增加而单调减少;颗粒所见标量脉动能随颗粒惯性的增加先减少再增大,在St≈1.0的临界颗粒附近达到最小值,而颗粒所见标量耗散率随颗粒惯性的变化行为与颗粒所见标量脉动能的变化行为相反;数值模拟的结果进一步揭示,在St≈1.0时颗粒所见流体标量脉动能和耗散率的极值是因为St≈1.0的临界颗粒聚集于低涡量、高应变区域和标量场在高应变区域形成强耗散的片状结构所致.
关键词:
被动标量
,
惯性颗粒
,
非等温气固两相流
,
直接数值模拟
李德波
,
樊建人
,
陈鑫蔚
,
罗坤
,
岑可法
工程热物理学报
本文对空间模式发展的颗粒圆孔射流碰撞进行了并行直接数值模拟算法研究。气相采用可压缩的N—S方程直接求解。颗粒相采用Lagrangian方法跟踪实际的颗粒运动。利用并行求解算法，实现了颗粒穿越边界面的模拟以及高效颗粒碰撞筛法。考虑了颗粒和流体的双相耦合以及颗粒之间的碰撞。在本文的计算条件下，颗粒的直径远小于网格的间距，平均的Kolmogorov尺度和网格的间距在一个量级。气相和颗粒相的应力与实验的对比研究表明，本文的颗粒并行程序是可信的。
关键词:
气固两相
,
直接数值模拟
,
颗粒碰撞
,
双向耦合
,
并行算法
樊建人
,
郑友取
,
岑可法
工程热物理学报
本文对三维气固两相混合层湍流拟序结构进行了直接数值模拟。气相流场应用拟谱方法对N-S方程组进行直接求解，通过模拟时间模式的混合层流动，分析流场失稳后涡的卷起、配对、合并及撕裂过程，研究三维混合层湍流拟序结构的演变特征；计算颗粒场时，采用Lagrangian方法，针对颗粒不同的Stokes数，模拟了颗粒场的瞬态分布，并分析流场三维大涡结构对颗粒分布的影响。
关键词:
两相湍流拟序结构
,
谱方法
,
直接数值模拟
,
颗粒扩散
张红娜
,
李凤臣
,
蔡伟华
,
阳倦成
,
李小斌
工程热物理学报
黏弹性流体弹性湍流现象是在极低雷诺数下(惯性效应可以忽略),完全由流体弹性引起的复杂湍流现象,在此条件下牛顿流体处于层流流态.该现象不仅具有与惯性湍流类似的一些特征,还具有其独特的特性,此外,其诱发机理与惯性湍流完全不同.为了更深刻地认识弹性湍流特性及其产生机理,本文基于三维Kolmogorov流动采用直接数值模拟研究了该现象,包括弹性湍流流场及变形场特性,并在此基础上分析了其产生机理.
关键词:
黏弹性流体
,
弹性湍流
,
Kolmogorov流动
,
直接数值模拟
李东阳
,
李凤臣
,
阳倦成
,
张红娜
,
何玉荣
,
宇波
工程热物理学报
采用直接数值模拟方法,对黏弹性流体基纳米流体湍流在稳定加热的平板槽道区域中进行计算.假设流体为单相,利用实验数据拟合得到的公式计算流体的流变学参数,黏弹性流体网状结构和溶剂的相互作用采用Giesekus模型实现.假设温度为被动标量,对速度场无影响.计算结果显示黏弹性纳米流体具有湍流减阻效果,且与黏弹性流体基液相比,增强了换热效果.
关键词:
纳米流体
,
黏弹性流体
,
直接数值模拟
,
湍流减阻
,
强化换热
