赵平辉
,
叶桃红
,
姜海
,
陈义良
工程热物理学报
当气流速度较大时,多孔介质内预混燃烧的模拟需要考虑湍流的影响,本文利用简化的k-ε双方程湍流反应流模型对多孔介质内的预混火焰进行了数值模拟.结果表明,湍流大大加强了气流的组分和能世扩散,计算得到的火焰传播速度、CO及NO的排放量都与实验值符合得比较好,与层流模型相比,湍流模型能够改善计算结果.
关键词:
多孔介质
,
湍流
,
预混火焰
,
火焰传播速度
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
赵平辉
,
叶桃红
,
陆阳
,
陈义良
工程热物理学报
本文通过求解物理空间中的层流扩散火焰面方程,建立火焰面数据库.相比于求解混合物分数空间的层流火焰面模型,该模型不仅简单,且易于耦合详细组分输运模型、Soret效应和气相辐射等影响因素.同时,求出的温度及组分浓.度分布可以整理成各种不同参数的函数,提高了数据库使用的灵活性.本文对这种新的层流扩散火焰面模型进行详细的分析,并考察组分输运模型、Soret效应、气相辐射以及化学反应机理等因素对计算结果的影响.
关键词:
层流火焰面模型
,
扩散火焰
,
组分输运
,
Soret效应
,
化学反应机理
陆阳
,
黄威
,
赵平辉
,
叶桃红
,
陈义良
工程热物理学报
采用多组分混合物中扩散速度表达式并考虑Soret效应,在物理空间求解同时加入了多种稀释成分(CO2,H2O,N2)的H2/CO混合气与空气对撞燃烧形成的非预混火焰;考察了稀释成分加入与否以及稀释成分浓度的调整对于火焰结构以及相应熄火拉伸率产生的影响.结合数值计算中采用的化学反应机理,从稀释给H2/CO混合气所带来的物理性质(分子扩散系数、Lewis数)和化学性质(燃烧特性、化学平衡、三体反应系数)的改变的角度分析了火焰结构和熄火拉伸率变化产生的原因.强调指出了火焰面燃烧模型的准确程度会受到是否考虑燃料稀释的直接影响.
关键词:
对撞火焰
,
基元反应
,
热物理化学性质
,
熄火拉伸率
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
赵平辉
,
叶桃红
,
姜海
,
陈义良
,
陆阳
,
王红民
工程热物理学报
采用一维双温度体积平均模型和详细的甲烷化学反应机理GRI 3.0,对双层泡沫陶瓷多孔介质内甲烷富燃燃烧过程进行数值模拟,研究在双层多孔介质交界面附近稳定燃烧时的火焰稳定传播范围、火焰温度和组分分布及氢气的产量和能量转换效率.结果表明,双层多孔介质燃烧器能有效拓宽甲烷在空气中的富燃极限;在当量比大于1.6时,燃烧产物中氢气含量较多,氢气产生分为甲烷部分氧化和水煤气反应两个阶段;当量比在1.6～1,8之间时,能量转换效率较大,最大值约为46%.
关键词:
多孔介质燃烧
,
制氢
,
超绝热火焰温度
,
甲烷部分氧化
,
能量转换效率
