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
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
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
王海鸥
,
罗坤
,
樊建人
工程热物理学报
本文用直接数值模拟的方法对各项同性湍流中的H2/air平面火焰进行了研究.模拟了当量比分别为0.6和1.0的两种预混火焰,采用了9种组分19步反应的详细机理.对预混燃烧中的CMC亚模型进行了先验性分析.发现clipped Gaussian和Beta function两种方法都能定性描述过程变量的概率分布,但是Beta function的结果与直接数值模拟更接近.AMC和Girimaji两种模型都能较好地模拟标量耗散率的条件平均分布,在贫燃的情况下模型预测的结果更接近直接数值模拟的结果.
关键词:
直接数值模拟
,
预混燃烧
,
CMC亚模型
,
概率密度函数
,
标量耗散率
吕红
,
唐胜利
工程热物理学报
采用有限元任意拉格朗日-欧拉（ALE）法对方形颗粒在黏弹性流体中的沉降特性进行研究。通过直接数值模拟得到了不同弹性数下方形颗粒的稳定取向角的变化情况,并讨论了颗粒长宽比和通道宽度对其沉降特性的影响。结果表明,当方形颗粒在黏弹性流体中沉降时,弹性数存在一个临界值。当弹性数小于临界值时,颗粒的稳定取向为长轴方向垂直于重力方向;当弹性数大于临界值时,颗粒的稳定取向为长轴方向平行于重力方向。颗粒长宽比和通道宽度对其沉降特性都有一定的影响。长宽比大的颗粒在沉降过程中的取向角和横向漂移的振幅更大。弹性数的临界值随着长宽比的增大而减小,随着阻塞比的增大而增大。
关键词:
方形颗粒
,
沉降
,
任意拉格朗日-欧拉法
,
黏弹性流体
,
直接数值模拟
白云
,
罗坤
,
杨建山
,
邱坤赞
,
樊建人
工程热物理学报
本文通过使用各向同性湍流燃烧的可压缩DNS数据库对二阶矩(SOM)燃烧模型进行了先验性检验和评价.通过检验,发现忽略密度脉动和三阶脉动关联量是可行的,可以有效地简化反应速率方程.通过对关联量输运方程中的精确项的检验,发现化学反应项的贡献最大,需进行准确的封闭.通过对模化的输运方程的检验,发现部分精确项的模化效果不理想,但总体来说,SOM燃烧模型的思想和方法是可行的,有待进一步的发展.
关键词:
二阶矩
,
湍流燃烧模型
,
直接数值模拟
,
先验性验证
王海鸥
,
罗坤
,
卢树强
,
樊建人
工程热物理学报
本文采用完全可压缩的N-S方程,对当量比为1.0的H_2/air旋流预混火焰进行了直接数值模拟研究。氢气和空气的化学反应采用9种组分19步的详细机理。模拟结果表明,强旋流流场中存在回流区,碗形旋流火焰稳定在回流区的外围。在火焰面上沿火焰法向提取了局部火焰结构,将局部湍流火焰结构与层流预混火焰的火焰结构进行了比较,发现局部湍流火焰比层流预混火焰更薄,燃烧强度更高。
关键词:
直接数值模拟
,
旋流
,
预混火焰
,
回流区
,
火焰结构
易富兴
,
李德波
,
卢树强
,
罗坤
,
樊建人
工程热物理学报
使用上海超算中心的并行计算机模拟了一个实验参数下的湍流射流抬升火焰。该实验的喷口直径为4.57 mm,实验雷诺数达到了23600。为了完成这个高雷诺数射流燃烧的直接数值模拟,共采用了1024个CPU,共计2.85亿网格。主要介绍了采用的直接数值模拟方法,实验的具体参数以及选取该实验作为模拟对象的原因。最后用直接数值模拟的结果具体分析该实验的着火机理。
关键词:
射流扩散火焰
,
直接数值模拟
,
湍流燃烧
王焕然
,
李彦鹏
,
杨栋
,
席光
工程热物理学报
采用基于Level Set方法的直接数值模拟技术对黏性液体中单个气泡的上升运动进行三维模拟.数值模拟采用拟单相流模型处理气泡内外的气液两相流动,应用Level Set方法捕捉运动气泡的变形.针对Eo数从O(0)～O(2),Mo数从O(-11)～O(2)的流动范围,重点研究了上升气泡的形状特性,并与经典的气泡形状图谱进行了比较.模拟结果表明,上升气泡的形状与无量纲参数(Eo、Mo和Re)密切相关.在高Re的扁椭球区域,数值发现了气泡形状的周期性振荡行为.
关键词:
气泡形状
,
Level Set方法
,
直接数值模拟
李德波
,
樊建人
,
易富兴
,
卢树强
,
岑可法
工程热物理学报
对空间模式发展的气固两相圆孔射流中颗粒与流体双相耦合作用进行了并行环境下的直接数值模拟算法研究。气相流场采用可压缩的N—S方程直接求解。计算颗粒场时，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。为了模拟颗粒对流体的作用，考虑了颗粒和流体的双相耦合。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，保证了DNS的要求。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
,
并行算法
