湍流射流火焰的PDF模拟及误差分析 被引量：2

1

作者 朱旻明 陈义良 +1 位作者 吕柳艳 王海峰 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期176-182,共7页

将有限容积法和MonteCarlo法结合起来求解概率密度函数 (PDF)方程的混合算法 ,是湍流燃烧数值模拟的PDF方法中目前最先进的算法 .论文将此算法发展到无结构网格中 ,并以湍流射流火焰为算例 ,将数值模拟的结果和实验数据作了比较 .文中... 将有限容积法和MonteCarlo法结合起来求解概率密度函数 (PDF)方程的混合算法 ,是湍流燃烧数值模拟的PDF方法中目前最先进的算法 .论文将此算法发展到无结构网格中 ,并以湍流射流火焰为算例 ,将数值模拟的结果和实验数据作了比较 .文中分析了该混合算法数值误差的来源 ,指出影响误差大小的参数 。 展开更多

关键词 概率密度函数 无结构网格 值班射流火焰 混合算法 有限容积法 MonteCarlo法 湍流射流火焰 PDF模拟

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湍流射流火焰中煤粉颗粒尺寸和结构的变化

2

作者 周进 Godoy.,S 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期25-28,共4页

采用湍流煤粉射流火焰模拟实际工业煤粉燃烧中的迅速热解，取样分析实验研究煤粉热解过程中颗粒尺寸和内部结构的变化。结果表明：在热解过程中煤粉颗粒体积发生了明显的膨胀，膨胀程度强烈地依赖于颗粒的初始尺寸和加热速率；热解时挥... 采用湍流煤粉射流火焰模拟实际工业煤粉燃烧中的迅速热解，取样分析实验研究煤粉热解过程中颗粒尺寸和内部结构的变化。结果表明：在热解过程中煤粉颗粒体积发生了明显的膨胀，膨胀程度强烈地依赖于颗粒的初始尺寸和加热速率；热解时挥发份的迅速释放及煤的热塑性导致了颗粒内部的空心结构，这种结构有效地提高炭粒的燃烧速率。 展开更多

关键词 湍流射流火焰 煤粉 燃烧 颗粒尺寸

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来流预混均匀性对湍流射流火焰回火特性的影响 被引量：3

3

作者 李丹 吕海陆 +3 位作者 张扬 张海 周托 吕俊复 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期560-571,共12页

微混燃烧器的可燃气体预混发生在距燃烧器喷嘴出口较近的地方,可燃气在喷嘴出口可能存在一定的不均匀性,对回火的影响值得关注。使用高速摄像和纹影法实验观测了4种燃料预混方式对氢气(H2)、一氧化碳(CO)和空气湍流射流火焰回火特性的影... 微混燃烧器的可燃气体预混发生在距燃烧器喷嘴出口较近的地方,可燃气在喷嘴出口可能存在一定的不均匀性,对回火的影响值得关注。使用高速摄像和纹影法实验观测了4种燃料预混方式对氢气(H2)、一氧化碳(CO)和空气湍流射流火焰回火特性的影响,并使用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术测量了回火条件下的出口流场,结果表明在不同预混方式下,湍流射流火焰的回火都属于边界层回火,混合均匀性不影响湍流射流火焰回火机理。高速摄像结果显示,回火前接近化学当量状态下,预混火焰周围呈蓝色且存在扩散火焰层,而混合程度最劣条件下的一侧扩散火焰呈明显的橘红色,加之回火开始于同侧,表明该侧氢气浓度较高;随着混合均匀性改善,橘红色扩散火焰逐渐消失,发生回火的起始位置呈随机性。通过纹影图像能较清晰地分辨回火发生的时刻和位置,观测的回火过程用时与高速摄像结果一致。不同来流预混方式的回火速度范围存在一定差异,来流混合程度差更容易发生回火。结合PIV测量结果分析表明:来流预混形式对喷口附近气流速度场影响不大,其对回火的影响主要体现在浓度分布的变化,主要因素是壁面附近火焰传播速度的改变。 展开更多

关键词 富氢燃料气 来流气体混合均匀性 湍流射流火焰 回火 流场特性

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若干湍流间歇性的射流火焰熄火机理研究 被引量：1

4

作者 刘勇 徐益谦 等 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期691-695,共5页

利用数字图像技术和激光层析技术，提出了利用大尺度涡团结构和湍流间歇性来揭示火焰脱火和熄灭现象的新思路，通过对射流浓度场的空间相关性分析发现，在射流内部存在着大惊讶浓度涡团，这些涡团结构在不同的射流高度上的分布和尺度均... 利用数字图像技术和激光层析技术，提出了利用大尺度涡团结构和湍流间歇性来揭示火焰脱火和熄灭现象的新思路，通过对射流浓度场的空间相关性分析发现，在射流内部存在着大惊讶浓度涡团，这些涡团结构在不同的射流高度上的分布和尺度均有自相似性，建立了等温射流混合的简化模型，利用标量浓度场和涡旋动量场来描述由大尺度涡团的运动所造成的射流边界的间歇性，利用这一模型对射流边界的卷吸、燃料与氧化剂的混合，以及这种作用对扩散火焰点火条件的影响进行了解释，对模型与试验中获得的临界熄火现象进行了对比，结果令人满意。 展开更多

关键词 湍流射流火焰 熄火机理 间歇性 涡团运动 燃烧

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蒸发模型对乙醇湍流射流火焰模拟影响研究

5

作者 王方 武召阳 +2 位作者 邵奇 任杰 金捷 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期818-830,共13页

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(... 航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(A-S)蒸发模型、Spalding蒸发模型和厚交换层(NC-TEL)蒸发模型对高雷诺数乙醇两相湍流射流火焰的数值模拟结果并与实验数据对比。定量分析不同蒸发模型对温度、混合物分数及液相分布等的规律性影响发现,A-S蒸发模型在射流中心区域与实验数据拟合较好,在其它区域表现欠佳;Spalding模型在x/d=10截面上模拟结果良好;NC-TEL蒸发模型在x/d>10截面及远离射流中心方向上的模拟结果表现最好。与其他模型相比,NC-TEL蒸发模型在液相速度上与实验数据相差最大为21.9%,表现最好。 展开更多

关键词 大涡模拟 概率密度函数输运方程 湍流燃烧模型 乙醇湍流射流火焰 厚交换层蒸发模型

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受限湍流射流扩散火焰的PDF模拟 被引量：4

6

作者 王海峰 陈义良 李艺 《计算物理》 CSCD 北大核心 2003年第1期59-64,共6页

　采用k ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了... 　采用k ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了受限湍流射流扩散火焰的流场结构、火焰结构和火焰形状.最后给出结果,定性分析,并得出结论. 展开更多

关键词 模拟 受限湍流射流扩散火焰 PDF 燃烧 流场结构 火焰结构 火焰形状 计算

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甲烷/空气湍流射流扩散火焰的化学动力学模拟 被引量：2

7

作者 董刚 王海峰 陈义良 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2003年第6期491-496,共6页

利用几率密度函数方法求解标量场及用统计矩方法求解流场相结合的手段,对甲烷/空气湍流射流扩散火焰结构进行了计算模拟,其中,考虑了从简化到详细的三种不同规模的甲烷氧化反应动力学机理.计算结果与已有的实验结果进行了比较和分析,表... 利用几率密度函数方法求解标量场及用统计矩方法求解流场相结合的手段,对甲烷/空气湍流射流扩散火焰结构进行了计算模拟,其中,考虑了从简化到详细的三种不同规模的甲烷氧化反应动力学机理.计算结果与已有的实验结果进行了比较和分析,表明该模型可以很好地预测流场变化.在预测主要组分和温度时,三种机理具有相同的效果,在预测小浓度组分时,详细机理具有更好的效果.此外,简化机理能够极大地缩短计算时间,因而在工程应用中有着巨大的潜力. 展开更多

关键词 几率密度函数 反应机理 甲烷/空气湍流射流扩散火焰

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外立面作用下水平湍流浮力射流火焰的附壁研究

8

作者 柏跃领 刘乃安 高威 《火灾科学》 CAS CSCD 2014年第3期141-148,共8页

用防火板模拟建筑外立面,设计了可控流速和开口尺寸的气体燃烧器产生水平湍流浮力射流火焰,系统研究了外立面抑制火焰卷吸所导致的水平湍流浮力射流火焰附壁规律。将火焰流场演变分为两个阶段:(1)出口到流场水平动量衰减为零(等价点)的... 用防火板模拟建筑外立面,设计了可控流速和开口尺寸的气体燃烧器产生水平湍流浮力射流火焰,系统研究了外立面抑制火焰卷吸所导致的水平湍流浮力射流火焰附壁规律。将火焰流场演变分为两个阶段:(1)出口到流场水平动量衰减为零(等价点)的阶段;(2)火焰附壁或不附壁的阶段。其中,火焰附壁与否很大程度上取决于等价点到出口的水平距离LE。通过分析,我们发现雷诺应力是导致流场水平动量衰减和火焰附壁的主要原因。由此,我们基于普朗特混合长度理论推导了雷诺应力的近似表达式并结合动量控制方程,获得了LE与修正弗洛德数Fr*的线性关系,从理论上解释了出口宽高比n(n=B/H,B是开口宽度;H是开口高度)越大,火焰越容易附壁的现象,并确定了不同开口及流速条件下,火焰附壁的临界条件。 展开更多

关键词 水平湍流浮力射流火焰 火焰附壁 外立面 等价点 修正弗洛德数

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湍流预混射流火焰直接模拟中入口条件的确定

9

作者 吴韶华 张健 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期834-838,共5页

该文对甲烷-空气湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据给定的湍流能谱生成,利用入口处的湍流积分长度尺度和湍动能确定了能谱的峰值波数。计算结果给出了气体温度、质量分数和涡量模的瞬态分布,表明在... 该文对甲烷-空气湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据给定的湍流能谱生成,利用入口处的湍流积分长度尺度和湍动能确定了能谱的峰值波数。计算结果给出了气体温度、质量分数和涡量模的瞬态分布,表明在剪切层内随着旋涡尺度的增大出现了拟序结构。化学反应受到湍流的作用,瞬时反应面出现了明显的皱折,反应面积增大。沿射流中心线,湍动能逐渐衰减,温度脉动和甲烷质量分数脉动均方根值则逐渐增大。 展开更多

关键词 湍流平面射流火焰 预混火焰 直接数值模拟 入口条件 速度扰动

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入口扰动数据周期对湍流预混射流火焰直接模拟的影响

10

作者 吴韶华 张健 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期45-51,共7页

该文对湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据各向同性衰变湍流的能谱生成,研究了扰动数据周期的选取对模拟结果的影响。表明当入口扰动数据的周期大于总的计算时间时,得到的不同时刻的瞬态模拟结果有较... 该文对湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据各向同性衰变湍流的能谱生成,研究了扰动数据周期的选取对模拟结果的影响。表明当入口扰动数据的周期大于总的计算时间时,得到的不同时刻的瞬态模拟结果有较明显的差异,并得到了时均定常的气体平均温度、速度和组分浓度分布。而当扰动数据周期小于总的计算时间时,入口扰动数据的周期性会对模拟结果产生影响,导致瞬态结果出现周期性。 展开更多

关键词 湍流预混射流火焰 直接数值模拟 湍流能谱 入口扰动速度 扰动数据周期

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不同反应机理的火焰面模型模拟射流火焰 被引量：1

11

作者 王方 蔡江涛 +1 位作者 张健 金捷 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2465-2478,共14页

用一维火焰分析并构建火焰面数据库,基于稳态层流火焰面(SLFM)模型分析不同化学反应机理对火焰面数据库及模拟结果的影响。基于大涡模拟(LES)程序AECSC(aero engine combustor simulation code)软件,SLFM模型结合DRG(direct relation gr... 用一维火焰分析并构建火焰面数据库,基于稳态层流火焰面(SLFM)模型分析不同化学反应机理对火焰面数据库及模拟结果的影响。基于大涡模拟(LES)程序AECSC(aero engine combustor simulation code)软件,SLFM模型结合DRG(direct relation graph)方法简化机理、Smooke机理、GRI 3.0详细机理模拟高雷诺数甲烷射流Flame D、E、F火焰,其中GRI 3.0机理的温度平均值和脉动值与实验数据最接近。相比LES-概率密度函数输运方程湍流燃烧(TPDF)模型,LES-SLFM方法计算速度快,整体精度接近TPDF计算结果。对化学机理影响火焰面数据库,从而影响模拟时间和精度的原因进行了系统分析。LES-SLFM模型结合详细机理速度快、精度合适,未来可以进一步用燃烧室算例检验,具有应用的潜力和发展价值。 展开更多

关键词 高雷诺数湍流火焰 层流稳态火焰面模型 大涡模拟 湍流射流火焰 AECSC软件

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基于最小均方差估计的非线性IEM模型 被引量：2

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作者 李艺 陈义良 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期261-264,共4页

本文根据统计学中的最小均方差估计理论推导出非线性的ＩＥＭ（ＮＬＩＥＭ）模型公式，并综合实验数据确定了模型系数．这个模型考虑了标量场大尺度运动非均匀性，Ｒｅ数以及Ｓｃ数对混合速率的影响．最后分别利用ＮＬＩＥＭ和ＩＥＭ模... 本文根据统计学中的最小均方差估计理论推导出非线性的ＩＥＭ（ＮＬＩＥＭ）模型公式，并综合实验数据确定了模型系数．这个模型考虑了标量场大尺度运动非均匀性，Ｒｅ数以及Ｓｃ数对混合速率的影响．最后分别利用ＮＬＩＥＭ和ＩＥＭ模型对Ｈ２／空气湍流射流扩散火焰进行了计算，与实验结果的比较表明新模型有较大的优越性． 展开更多

关键词 非线性IEM模型 最小均方差估计 湍流射流扩散火焰 混合速率 NLIEM PDF 联合几率密度函数

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