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单个运动焦炭颗粒燃烧过程数值求解

刘恺 , 由长福

工程热物理学报

本文采用了基于有限元的虚拟区域法在亚颗粒尺度上对单个焦炭颗粒在大空间的下落运动燃烧过程进行了数值模拟.控制方程为低马赫数可压缩流动方程及相应的能量和组分守恒方程.基于虚拟区域法的思想将颗粒视为浸入在背景网格中的有限大小区域,在有限元方法的离散方程中引入拉格朗日乘子保证颗粒区域速度场的刚体运动以及能量和组分方程边界条件.各方程采用分离变量求解的分步方法求解.本文给出了焦炭颗粒沉降燃烧的计算结果,同时证明了虚拟区域法可用于亚颗粒气固燃烧模拟.

关键词: 焦炭燃烧 , 虚拟区域法 , 亚颗粒尺度 , 分步方法

基于大涡模拟的移动粒子半隐式算法

段广涛 , 陈斌

工程热物理学报

移动粒子半隐式方法(MPS)是一种粒子方法,多用于模拟带有自由表面的不可压缩流动。工程实际中的自由表面流动往往是复杂的湍流流动,本文借鉴网格类方法的亚格子应力模型发展了基于Smagorinsky模型的亚粒子应力模型,并将其耦合到MPS方法中,实现了基于大涡模拟的MPS方法并用于研究自由表面湍流问题。为了提高计算的准确性和稳定性,SPS模型中出现的一阶导数项采用最小二乘法拟合得到,SPS项采用显式算法进行计算。使用这一算法模拟了溃坝问题,结果表明,采用亚粒子应力模型的模拟结果与实验的吻合程度明显提高。

关键词: 移动粒子半隐式算法(MPS) , 自由表面 , 大涡模拟 , 亚粒子应力模型

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