低Mach数反应流动的格子Boltzmann模型

提出了一种新的易实现的耦合格子Boltzmann(CLB)模型来模拟密度可以有很大变动的低Mach数反应流动. 不同于文献中已有的用于模拟低Mach数反应流动的格子-有限差分混合格式(HLB)和非耦合的格子Boltzmann(NCLB)模型, 模型仅借助格子Boltzmann方法, 并且动量方程、能量方程与组分方程通过密度与温度间的关系耦合. 使用该模型对丙烷预混对冲火焰进行了模拟.     

2.5MW煤粉氧燃烧旋流火焰数值计算

为了准确地数值预报煤粉旋流火焰特征和主要烟气成分,比较扩展的涡耗散模型在多湍流模型下的预测性和影响,针对IFRF(国际火焰研究基地)2.5MW煤粉氧燃烧和空气燃烧实验,利用组分输运方程,结合7步改进的总包反应,对炉内煤粉氧燃烧进行数值计算,并与实验结果和空气燃烧基况对比.结果表明:氧扩散率、发射率和比热容等物性参数修正后,湿循环、氧预混二次流的煤粉氧燃烧扩散火焰温度场与空气燃烧总体一致,火焰稳定且为Ⅱ型火焰结构;EDC模型(涡耗散概念模型)对组分预测更为准确,尤在可实现k-ε模型下的缓慢反应CO生成和IRZ(中心内回流区)高温预测;而FRED模型(有限速率涡耗散模型)在多湍流模型下对炉内温度、组分、火焰结构预测亦较准确.     

MILD燃烧的最新进展和发展趋势

MILD燃烧技术同时实现了极低的NOx排放和高的燃烧热利用效率,被国际燃烧界誉为21世纪最有发展前景的燃烧技术之一.然而,由于对MILD燃烧的基础研究不深入,目前普遍存在实现MILD燃烧需高温预热空气的误解,这制约了该技术的进一步应用.基于笔者对MILD燃烧的最新研究和理解,现已初步建立MILD燃烧的一些基本条件,展示了无需对现有工业系统进行过多改动就即可实现该技术的前景,确认了将该技术拓宽到多种燃料（包括气体、液体和固体燃料）、各种燃烧方式（包括扩散燃烧、部分预混燃烧和完全预混燃烧）和多种燃烧应用领域（如燃气轮机、电站锅炉、供热锅炉、内燃机、各种工业加热炉和各种民用燃烧器）的可能性.本文简要地综述了国内外MILD燃烧的发展历史、研究现状和发展趋势,给出了利用MILD燃烧技术进一步发展高效低污染燃烧系统的建议.     

颗粒对各向同性湍流中温度场的影响

为考察各颗粒参数对颗粒与气相温度场间相互作用的影响,对非等温气固两相各向同性湍流进行直接数值模拟.结果表明,在具有温度梯度的各向同性湍流中,加大颗粒质量载荷可使气相温度脉动强度和温度耗散率单调递减,加大颗粒质量载荷和颗粒比热均可使温度场的概率密度函数明显偏离高斯分布.     

均匀各向同性湍流中标量耗散的动力学特性

采用直接数值模拟方法,对具有平均标量梯度的被动标量场在稳定均匀各向同性湍流中耗散的动力学特性进行了研究(计算Reλ为25和48,Pr数从0.3-4.0).结果表明,标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果,而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响,然而它可以产生与平均标量梯度方向相反的标量梯度,来抵消在大尺度上施加的平均标量梯度的影响,同时通过破坏标量梯度与应变张量之间的耦合来抑制大强度标量耗散的产生.借助于不变量理论发现,高强度的标量耗散主要产生在拓扑结构为unstable node/saddle/saddle流形区域,其对应的应变张量的特征值两个为正,一个为负;由于涡管的感生作用,也有少许中等强度的标量耗散位于流形为stable focus/stretching的区域.     

燃煤锅炉PM微尺度流体力学研究模型初探

构建了燃煤锅炉及烟道内可吸入颗粒物的流动模型的框架，模型包含颗粒碰撞、凝并、冷凝、成核、破碎、化学反应等物理化学过程．提出了该模型的研究思路和研究方法，列出了研究的重点和关键问题，给出了颗粒数密度变化函数，为研究可吸入颗粒物的流动模型奠定了基础．     

均匀各向同性湍流中标量耗散的动力学特性

采用直接数值模拟方法，对具有平均标量梯度的被动标量场在稳定均匀各向同性湍流中耗散的动力学特性进行了研究(计算Reλ 为25和48, Pr数从0.3—4.0).结果表明，标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果，而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响，然而它可以产生与平均标量梯度方向相反的标量梯度，来抵消在大尺度上施加的平均标量梯度的影响，同时通过破坏标量梯度与应变张量之间的耦合来抑制大强度标量耗散的产生. 借助于不变量理论发现，高强度的标量耗散主要产生在拓扑结构为unstable nodesaddlesaddle流形区域，其对应的应变张量的特征值两个为正,一个为负；由于涡管的感生作用,也有少许中等强度的标量耗散位于流形为stable focusstretching的区域.     

颗粒惯性对气固两相各向同性湍流中温度统计特性的影响

颗粒运动轨迹上流体的温度统计特性对于理解非等温/反应气粒两相湍流的机理, 特别是对于检验非等温气粒两相湍流Lagrangian模型是十分重要的. 对带有平均标量梯度的气固两相各向同性湍流中颗粒及颗粒所见流体温度的统计行为进行了直接数值模拟研究, 讨论了颗粒惯性对于颗粒温度以及颗粒所见流体温度的Lagrangian统计特性的影响. 结果显示, 对于τ_p/τ_k<1的颗粒, 颗粒所见流体温度的脉动强度随τ_p/τ_k的增大而减小; 而对于τ_p/τ_k>1的颗粒, 其趋势相反. 小颗粒(τ_p/τ_k<5)温度的Lagrangian自相关系数R_p^T也随颗粒惯性(τ_p/τ_k)的增大而减小, 对于大颗粒这一趋势也相反. 颗粒运动轨迹上流体温度的自相关系数 都随颗粒惯性的增加而减弱, 而且随颗粒惯性的增加, 颗粒运动轨迹上流体温度的自相关比颗粒温度的自关联下降得快. 平均温度梯度的存在使得在沿平均温度梯度的方向上颗粒速度和温度有很强的关联性. 当τ_p/τ_k<1时, 其关联系数随颗粒惯性的增加而增大; 当τ_p/τ_k>1时, 这一系数的值与颗粒惯性无关.     

颗粒-气体脉动速度联合PDF输运方程的封闭

在建立的颗粒—气体微团脉动速度联合PDF输运方程基础上，考虑到颗粒的扩散存在轨道穿越效应、连续性效应和惯性效应以及湍流的各向异性，应用三涡相互作用模型来封闭颗粒所见气体微团脉动速度的朗之万方程中的漂移系数，并应用各向异性的扩散矩阵封闭了此朗之万方程中的扩散系数．完成了整个PDF输运方程的完全封闭，此输运方程可以用来模拟湍流气固(液)两相流．     

燃烧微粒复折射率及辐射特性参数的求解

通过燃烧微粒单色透射率光谱的测定，考虑实验时粒子中实际存在的影响，通过透射率、消光因子等参变量与Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ（简称Ｋ－Ｋ）关系式的联立求解，得到燃烧微粒的复折射指数，因为此种方法考虑了散射对实验粒子的作用，因此以此复折射指数计算出的燃烧微粒的辐射特性参数具有更高的可信度．