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同轴反应流反应速率的唯象表征与影响规律研究
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作者 李瑜 樊义辉 +3 位作者 卞平艳 张海光 曲海军 王建平 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期109-116,共8页
目的 为了提高同轴反应流工艺的控制精度,探索反应速率的宏观唯象表征方法和影响规律,方法 通过紫脲酸铵对Ca2+进行示踪,在线观测海藻酸钙水凝胶中空纤维的交联成形过程,利用洗脱法对交联层边界的灰度阈值进行标定,从宏观唯象的角度定... 目的 为了提高同轴反应流工艺的控制精度,探索反应速率的宏观唯象表征方法和影响规律,方法 通过紫脲酸铵对Ca2+进行示踪,在线观测海藻酸钙水凝胶中空纤维的交联成形过程,利用洗脱法对交联层边界的灰度阈值进行标定,从宏观唯象的角度定义同轴反应流的平均反应速率,通过在线监测提取的交联层厚数据,计算得到反应速率值,并通过试验研究海藻酸钠和氯化钙溶液的流量(定流率比)、质量分数、共流距离对交联层厚和平均反应速率的影响规律。结果 结果表明:对比在线图像识别和洗脱法实测所得中空纤维尺寸,两者误差仅1.09%,满足工程应用需求;增加反应物质量分数能提高平均反应速率,增加交联层厚,且氯化钙质量分数具有更好的调控性能;定流率比条件下,随着两溶液流速增加,中空纤维交联层厚减小而平均反应速率增大;随着反应流共流距离增加,交联层厚增加而平均反应速率逐渐减小。上述唯象平均反应速率受流体速度场和化学反应物质量分数的影响规律与经典反应速率是一致的,说明该唯象定义是有效的。结论 研究采用的同轴反应流在线监测方法、反应速率的唯象表征方法、材料工艺参数影响规律等有助于实现中空纤维结构尺寸、交联层厚和保留溶胶层厚的精确控制,有助于同轴反应流工艺的推广与应用。 展开更多
关键词 同轴挤出 反应流 反应速率 唯象表征 精确控制
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一种基于冷扩散模型的复杂反应流场建模方法
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作者 陈俊宏 程辉 胡贵华 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期720-731,共12页
仿真复杂湍流反应流场的计算消耗巨大,为了缓解计算负担,许多研究基于深度学习方法构建数据驱动代理模型,但获取该代理模型所需要的数据仍存在一定困难。为了解决上述问题,本文提出一种基于冷扩散模型(Cold Diffusion Model,CDM)的代理... 仿真复杂湍流反应流场的计算消耗巨大,为了缓解计算负担,许多研究基于深度学习方法构建数据驱动代理模型,但获取该代理模型所需要的数据仍存在一定困难。为了解决上述问题,本文提出一种基于冷扩散模型(Cold Diffusion Model,CDM)的代理模型。与去噪扩散概率模型(Denoising Diffusion Probabilistic Model,DDPM)不同,插值冷扩散模型在扩散过程中采用逐步插值替代加入随机高斯噪声,为复原过程引入更多信息。二维甲烷燃烧仿真实验结果表明,相比其他代理模型,插值冷扩散模型能够利用有限的数据,学习到更多的信息,减少训练所需的计算数据量,从而缓解计算负担。 展开更多
关键词 反应流 计算体力学(CFD) 代理模型 扩散模型 图像翻译
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汽油车三效催化转化器反应流的数值模拟 被引量:13
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作者 龚金科 康红艳 +3 位作者 彭炜琳 翟立谦 鄂加强 袁文华 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期62-66,共5页
建立了三效催化转化器载体单个孔道内的二维流场模型,并且加入了详细化学反应机理,该机理考虑了8种气体组分和23种表面物质,共有61个基元反应。用计算流体力学软件对反应流进行了数值模拟,得到转化率随温度的变化情况,与试验值吻合良好... 建立了三效催化转化器载体单个孔道内的二维流场模型,并且加入了详细化学反应机理,该机理考虑了8种气体组分和23种表面物质,共有61个基元反应。用计算流体力学软件对反应流进行了数值模拟,得到转化率随温度的变化情况,与试验值吻合良好。并且对模拟得到的气体组分的质量分数分布图进行了分析,得到了流场与催化剂表面化学性质之间的关系,对如何提高三效催化转化器转化率具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 三效催化转化器 反应流 化学反应机理 数值模拟
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涡流器燃烧室头部两相反应流数值模拟 被引量:9
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作者 蔡文祥 胡好生 赵坚行 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期837-842,共6页
在任意曲线坐标系中数值模拟带涡流器燃烧室头部的三维两相反应流场,其中,采用偏微分方程法生成块结构网格;气相在Euler坐标系下采用修正的k-ε双方程模型处理紊流特性,用修正的EDM-Ar-rhenius紊流燃烧模型模拟化学反应速率,用六通量模... 在任意曲线坐标系中数值模拟带涡流器燃烧室头部的三维两相反应流场,其中,采用偏微分方程法生成块结构网格;气相在Euler坐标系下采用修正的k-ε双方程模型处理紊流特性,用修正的EDM-Ar-rhenius紊流燃烧模型模拟化学反应速率,用六通量模型考虑热辐射的影响;液相处理采用在Lagrange坐标系下颗粒群轨道模型。在非交错网格系下采用SIMPLE算法及混分差分格式求解离散方程,采用单元内颗粒源法(PSIC)算法进行两相之间的耦合,计算所得的旋流数与试验数据相当接近。结果表明涡流器几何形状对燃烧室流场影响较大,涡流器的优化设计可以提高燃烧性能。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 数值模拟 两相反应流 燃烧室
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湍流反应流研究中的大涡模拟 被引量:6
5
作者 蒋勇 邱榕 刘乃安 《消防科学与技术》 CAS 2005年第1期15-18,共4页
针对湍流反应流分析高质量数值解所应具有的特征和准则 ,对比大涡模拟与 N- S方程雷诺平均的能谱空间分解图 ,说明了大涡模拟的特点。使用 FDS2程序对油池火进行模拟 。
关键词 大涡模拟 雷诺平均 特征和 能谱 数值解 空间分解 反应流 研究 高质量
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KIVA:一种计算带有化学反应流和喷雾的多维流动模拟程序(Ⅰ) 被引量:5
6
作者 蒋勇 邓志华 +2 位作者 徐琼 廖光煊 范维澄 《火灾科学》 CSCD 2000年第1期63-67,共5页
本文介绍美国 L os Alamos国家实验室推出的 KIVA程序 ,描述发展的 AL E法。使用 KIVA 程序 ,使日本 YANMAR4TN82柴油机燃烧室为工程计算背景 ,对其中空气运动进行三维数值模拟 ,并对计算结果进行分析 ,从而展示ω型燃烧室内空气动动变... 本文介绍美国 L os Alamos国家实验室推出的 KIVA程序 ,描述发展的 AL E法。使用 KIVA 程序 ,使日本 YANMAR4TN82柴油机燃烧室为工程计算背景 ,对其中空气运动进行三维数值模拟 ,并对计算结果进行分析 ,从而展示ω型燃烧室内空气动动变化趋势。 展开更多
关键词 数值模拟 化学反应流 KIVA 燃烧 内燃机 燃烧室
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固体燃料冲压发动机简单反应流模拟 被引量:3
7
作者 谭建国 陈小前 +1 位作者 杨涛 张为华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 1999年第3期11-15,共5页
建立了基于阿累尼乌斯公式和粘性流体力学的固体燃料冲压发动机(SFRJ)简单反应流模型,并在该模型下对某实验发动机进行了模拟,得出了燃烧剂组分、燃速、温度等发动机参数的变化趋势,给出了一些有用的结论。结果验证了该模型的... 建立了基于阿累尼乌斯公式和粘性流体力学的固体燃料冲压发动机(SFRJ)简单反应流模型,并在该模型下对某实验发动机进行了模拟,得出了燃烧剂组分、燃速、温度等发动机参数的变化趋势,给出了一些有用的结论。结果验证了该模型的可靠性。 展开更多
关键词 固体燃料 冲压发动机 反应流 数值模拟
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内燃机工作过程三维两相反应流数值模拟 被引量:2
8
作者 刘永丰 张文平 +2 位作者 明平剑 倪大明 国杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期978-983,共6页
针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过La-grange方法求解.对液滴追踪... 针对内燃机缸内工作过程三维两相反应流动问题开发了一套数值模拟程序.对气相流动采用Euler方法求解,用有限体积法离散控制方程组,采用SIMPLEC算法求解压力速度耦合.而对液滴相采用离散液滴模型(DDM),通过La-grange方法求解.对液滴追踪采用了一种快速的颗粒追踪方法,考虑了液滴相与气相的完全双相耦合情况,采用Spalding模型描述液滴蒸发,同时采用涡破碎(EBU)模型计算化学反应速率.对TBD620发动机工作过程进行了数值模拟,数值计算结果分别与理论值和实验值吻合良好,压力峰值处误差在2%以内,验证了程序的可行性,并通过不同网格模型证明了程序的网格独立性. 展开更多
关键词 内燃机 两相反应流 数值模拟 TBD620发动机
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三维实验固体火箭冲压发动机燃烧室湍流反应流数值模拟 被引量:3
9
作者 余勇 陈小前 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期1-4,共4页
在对固体火箭冲压发动机的研究中 ,建立合适的数学模型对其内部工作过程进行模拟是冲压发动机设计和试验的重要环节。本文在三维湍流反应流情况下 ,对某实验固体火箭冲压发动机建立了数学模型并进行数值求解 ,得出了一些有用的结论 。
关键词 燃烧室 数值模拟 固体火箭冲压发动机 三维湍反应流 场模拟 数学模型
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膛口反应流并行数值模拟 被引量:2
10
作者 郭则庆 姜孝海 王杨 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期111-116,123,共7页
采用轴对称多组分N-S方程对含有高速运动弹丸的膛口反应流进行了数值模拟。控制方程采用时间分裂方法并在大型计算机上采用MPI方法进行多核并行求解,其中对流项采用二阶AUSM+格式和MUSCL插值方法进行处理,燃气采用氢气-空气混合气,反应... 采用轴对称多组分N-S方程对含有高速运动弹丸的膛口反应流进行了数值模拟。控制方程采用时间分裂方法并在大型计算机上采用MPI方法进行多核并行求解,其中对流项采用二阶AUSM+格式和MUSCL插值方法进行处理,燃气采用氢气-空气混合气,反应机理为9组分19步基元反应。对于弹丸引起的网格运动,采用嵌套网格法处理。并行验证算例与串行计算结果一致,采用20个CPU计算时效率为64%。根据数值结果详细讨论了发射过程中的气体动力学和化学动力学过程,并且通过对两种条件下的计算结果比较分析了化学反应对膛口流场发展的影响。结果表明,上述算法能够较为正确地模拟弹丸和化学反应对膛口流场的影响,并大大提高了计算速度。 展开更多
关键词 体力学 膛口 反应流 并行计算 MPI
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二阶矩-EBU模型用于两相反应流场的数值模拟 被引量:2
11
作者 蔡文祥 赵坚行 张靖周 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期572-576,共5页
采用RNG k-ε紊流模型模拟紊流粘性,二阶矩-EBU紊流燃烧模型计算燃烧速率,六通量热辐射模型考虑辐射传热对两相反应流场的影响,在任意曲线坐标系下对航空发动机环形燃烧室三维两相反应流场进行数值研究。气相流场采用P ISO算法求解,液... 采用RNG k-ε紊流模型模拟紊流粘性,二阶矩-EBU紊流燃烧模型计算燃烧速率,六通量热辐射模型考虑辐射传热对两相反应流场的影响,在任意曲线坐标系下对航空发动机环形燃烧室三维两相反应流场进行数值研究。气相流场采用P ISO算法求解,液相采用颗粒轨道模型,并用PS IC考虑气液两相的耦合影响。对两种燃烧室的流场进行计算的结果与实验数据对比,表明该计算方法可靠,可为燃烧室性能的改善提供有用依据。 展开更多
关键词 数值模拟 两相反应流 二阶矩-EBU模型
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气固催化反应流动的CFD-DEM模拟研究 被引量:4
12
作者 吴昌宁 丁宇龙 +1 位作者 金涌 程易 《中国科技论文在线》 CAS 2008年第12期897-904,共8页
针对复杂气固催化反应流动系统,提出一种新的气固催化反应流动的模型框架,即CFD-DEM反应流模型框架,计算流体力学(CFD)方程用于描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动。结合石油催化裂化(FCC)过程,考虑颗粒间... 针对复杂气固催化反应流动系统,提出一种新的气固催化反应流动的模型框架,即CFD-DEM反应流模型框架,计算流体力学(CFD)方程用于描述气相的流动和传递行为,离散单元法(DEM)用于描述颗粒相的运动。结合石油催化裂化(FCC)过程,考虑颗粒间传热和气固相间传热模型、催化剂颗粒瞬态失活模型以及FCC过程的4集总动力学模型,建立完整的CFD-DEM反应流模型。应用所建模型模拟在不同剂油比操作下高2m,宽0.05m的二维提升管和下行式反应器内的FCC过程。由于能实时追踪各个催化剂颗粒的运动、传热和化学反应行为,模拟结果直接揭示了不同的流动结构和颗粒返混行为对反应器性能(如汽油、焦炭等产物的选择性)的影响。此外,方法论本身可推广至FCC过程以外的气固相催化或非催化过程的精细描述。 展开更多
关键词 化学反应工程 反应流模拟 CFD-DEM 气固催化反应 催化裂化 催化剂失活
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模型燃气轮机燃烧室中三维气相反应流的数值计算 被引量:1
13
作者 严传俊 唐明 +1 位作者 朱慧龄 孙惠贤 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第11期A565-A572,共8页
本文给出一种模型燃气轮机燃烧室中三维气相反应流流场的数值计算结果。计算中采用了著名的SIMPLE算法,改进的κ-ε双方程湍流模型及湍流扩散燃烧模型。研究了燃烧过程对流动图形的影响。计算结果经过实验验证,两者符合较好。
关键词 燃气轮机 燃烧室 反应流 气相
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化学反应流模拟的并行无网格方法 被引量:1
14
作者 吴伟 许厚谦 +1 位作者 王亮 薛锐 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期106-110,共5页
为进一步扩大无网格方法在复杂化学反应流场模拟中的计算规模,基于 MPI(Message Passing Interface)并行环境,发展了耦合有限速率反应模型的并行无网格算法,其流体动力学采用包含反应源项的二维轴对称 Euler方程建模,对流通量采... 为进一步扩大无网格方法在复杂化学反应流场模拟中的计算规模,基于 MPI(Message Passing Interface)并行环境,发展了耦合有限速率反应模型的并行无网格算法,其流体动力学采用包含反应源项的二维轴对称 Euler方程建模,对流通量采用多组分 HLLC(Harten-Lax-van Leer-contact)格式计算,时间项运用4阶 Runge-Kutta 法显式推进。分别采用2~8个进程对激波诱导燃烧流场以及高速运动弹丸诱导斜爆轰流场进行了数值模拟,其结果同实验以及网格方法获得的结果吻合较好,并且具有较理想的并行效率,验证了其在复杂化学反应流大规模计算中应用的正确性和有效性。 展开更多
关键词 无网格方法 化学反应流 并行计算 数值模拟
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喷管化学反应流的对角化点隐式法求解 被引量:1
15
作者 张化照 梁国柱 王慧玉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期55-59,共5页
采用弱耦合对角化点隐式方法的MacCormack格式,求解喷管的粘性化学反应流动,解决了控制方程组的刚性问题,又大大减少了常规点隐式方法中求逆矩阵的大量工作。对液氢液氧火箭发动机,采用6种组分、8个反应有限速率的化学... 采用弱耦合对角化点隐式方法的MacCormack格式,求解喷管的粘性化学反应流动,解决了控制方程组的刚性问题,又大大减少了常规点隐式方法中求逆矩阵的大量工作。对液氢液氧火箭发动机,采用6种组分、8个反应有限速率的化学反应模型和Baldwin-Lomax代数湍流模型,得到流场参数在喷管中的分布。计算结果表明,采用对角化点隐式方法求解化学反应喷管粘性流动能提高计算效率。 展开更多
关键词 氢氧发动机 喷管气 反应流 数值计算 隐式法
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基于最小二乘法的反应流拉格朗日分析在冲击起爆中的研究 被引量:1
16
作者 陶为俊 浣石 蒋国平 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期570-574,共5页
现有反应流拉格朗日分析方法在已知粒子速度情况下,求解方法仍有不足。本文针对这一情况,将反解法与自洽检验法相结合,提出了基于最小二乘法的反应流拉格朗日反解法,该方法的理论精度能够实现应力沿路径线的M阶导数为零(M为迹线数),并... 现有反应流拉格朗日分析方法在已知粒子速度情况下,求解方法仍有不足。本文针对这一情况,将反解法与自洽检验法相结合,提出了基于最小二乘法的反应流拉格朗日反解法,该方法的理论精度能够实现应力沿路径线的M阶导数为零(M为迹线数),并且该方法能够满足自洽检验法。为了验证该方法的有效性,利用该方法对一组小隔板冲击起爆试验数据进行了处理,对比了本文方法、试验处理以及传统的反解法处理结果,表明该方法不仅可以适当减小迹线上的偶然误差,还能够使得迹线函数更好地反映各物理量沿迹线的变化性态。 展开更多
关键词 反应流拉格朗日分析 冲击起爆 最小二乘
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用元素扩散方程和化学平衡热力计算的方法求解多组分反应流场 被引量:1
17
作者 唐力铁 卓海涛 陆启生 《热科学与技术》 CAS CSCD 2004年第4期358-361,共4页
提出了一种新的方法来计算多组分化学反应流场。它首先引入了元素的分布方程,然后根据化学平衡的热力计算方法求解每一位置的组分及温度。这样,在计算低速流场时,就避免了处理化学反应源项引起的数值计算过程中的方程刚性问题,也减少了... 提出了一种新的方法来计算多组分化学反应流场。它首先引入了元素的分布方程,然后根据化学平衡的热力计算方法求解每一位置的组分及温度。这样,在计算低速流场时,就避免了处理化学反应源项引起的数值计算过程中的方程刚性问题,也减少了组分方程的数量。计算结果表明,这种方法的计算结果比EBU模型的计算结果更好的反应了物质热解离的情况。 展开更多
关键词 求解 化学反应流 化学平衡 多组分反应 刚性问题 方程 解离 热力计算 数值计算
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局部高温诱发CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的ReaxFF分子动力学模拟 被引量:1
18
作者 刘海 杨镇 何远航 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期557-563,共7页
为了更好地理解含能材料热点火以及热点成长现象和机理,采用基于第一性原理的Reax FF反应力场分子动力学方法模拟了CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的时空行为和初始化学反应过程。通过NVT系统和Berendsen温度耦合方法对含能材料两端连... 为了更好地理解含能材料热点火以及热点成长现象和机理,采用基于第一性原理的Reax FF反应力场分子动力学方法模拟了CL-20/TNT共晶炸药内反应流传播的时空行为和初始化学反应过程。通过NVT系统和Berendsen温度耦合方法对含能材料两端连续快速加热并维持在高温条件激发反应流的产生和传播,并采用两种不同的热载荷(3000,4000 K)比较温度差异对初始热分解速率的影响。两端热载荷为4000 K时,热冲击传播过程中粒子瞬时平动速率可达0.5 km·s^(-1),高于3000 K时的情况。于此同时,两端高温将引发含能材料逐渐发生分解反应,同温度条件下,共晶中CL-20的分解速率高于TNT。另外,热载荷温度越高,共晶完全分解所需的时间越少。产物识别分析显示,CL-20/TNT共晶热分解的主要产物为NO_2,NO,H_2O,N_2,CO,CO_2,HONO,H_2O_2,CHON,H_2N,CH_2O,其中,NO_2是初始热分解产物,而最终产物为N_2,CO_2和H_2O。 展开更多
关键词 反应力场 反应流 分子动力学 CL-20/TNT共晶炸药
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超燃发动机燃烧室三维化学反应流场的数值模拟 被引量:1
19
作者 梁剑寒 王承尧 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期269-274,共6页
采用LU隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全N-S方程及组份方程,数值模拟超燃发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了AUSM通量分裂格式,两方程及八方程的化学反应模型。计算得到了流场的结构与组份分布,并对两种化... 采用LU隐式方法强耦合求解有限体积法离散的完全N-S方程及组份方程,数值模拟超燃发动机燃烧室内的化学反应流场。计算中采用了AUSM通量分裂格式,两方程及八方程的化学反应模型。计算得到了流场的结构与组份分布,并对两种化学反应模型的结果进行了比较与分析。 展开更多
关键词 超燃发动机 化学反应流 数值模拟 燃烧室
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三维贴体坐标系下燃烧室中两相反应流的数值模拟 被引量:7
20
作者 严传俊 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 1995年第1期54-62,共9页
本文提供了现代航空发动机主燃烧室中三维两相燃烧流场的数值计算方法。气相场在欧拉坐标系中用SIMPLE算法求解;液相场在拉格朗勒坐标系中用PSIC算法求解。本数值计算程序采用了k-ε双方程湍流模型,旋涡破碎湍流燃烧模型... 本文提供了现代航空发动机主燃烧室中三维两相燃烧流场的数值计算方法。气相场在欧拉坐标系中用SIMPLE算法求解;液相场在拉格朗勒坐标系中用PSIC算法求解。本数值计算程序采用了k-ε双方程湍流模型,旋涡破碎湍流燃烧模型,六通量热辐射模型,采用了三维非正交曲线坐标系,压力交错网格。使用了代数和微分方程相结合的方法生成三维贴体网格。对CFM56燃烧室中单个扇形火焰筒的燃烧流进行了数值模拟,与已公布的试验结果进行了比较,符合良好。 展开更多
关键词 两相反应流 数值模拟 三维贴体坐标系
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