定容燃烧弹中预混流燃烧的数值模拟

发展了一种新型预混湍流燃烧的数值模型。该模型基于准维模型的基本思想,摒弃了湍流燃烧速度模型,以数值生成的湍流场对火焰前锋面的客观影响推动燃烧计算过程,消除了人为经验作用。利用模拟得到的湍流速度场,实现了对火焰几何形状的二维模拟,利用该模型,计算和讨论了当量燃空比分别为０．９和０．７时,定容燃烧弹中预混湍流燃烧的特点,以及湍流强度和湍流标尺对燃烧的影响。     

矩形弯管中非预混湍流燃烧的数值模拟

对C3H8/空气在弯管燃烧器中的非预混湍流燃烧进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε模型,燃烧模型采用守恒标量的概率密度函数(probability density function,PDF)模型,辐射模型为离散坐标(discrete ordinate,DO)模型,压力和速度项的耦合采用SIMPLE算法.在燃料丙烷入口速度不变的情况下,改变空气入口的速度,进行5种工况的模拟.模拟结果表明:随着入口空气速度的增大,燃料和氧化剂分子混合更均匀,燃烧速率升高,燃料浓度迅速减小,温度场高温区提前,火焰空间速度场整体速度增加,湍流强度增强,径向压力梯度增大.由此,可以通过控制空气入口的速度,控制火焰空间速度场速度的大小以及燃烧进行的程度.考虑到提高燃烧效率的问题,在保证燃料充分燃烧的情况下,尽量减少空气入口的速度,以达到工业目的.     

强旋湍流气相燃烧数值模拟

对液排渣立式旋风炉前置室的流场进行了数值模拟，建立了前置室内三维气相燃烧流场的数学模型，计算采用ＳＩＭＰＬＥ算法，其中湍流计算采用有旋流修正的ｋ－ε模型，气相燃烧采用ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ模型。计算结果证明，该模型在求解强旋湍流有回流的气相燃烧注场是可行的。     

定容燃烧弹中预混均匀充量的层流燃烧过程模型

在分析定容燃烧弹中预混均匀充量层流燃烧过程的基础上，建立了该燃烧过程的计算模型，并且编制了计算程序软件，以甲烷－空气在定容燃烧弹中的预混层流燃烧为例，用计算的方法，研究了初始压力、温度、空燃比以及不同的火花塞位置等因素的变化对燃烧过程的影响，得到了一些有益的结论。     

三维加力燃烧室湍流燃烧的数值模拟

本文对涡扇发动机三维加力燃烧室内的气相湍流燃烧过程进行了数值模拟。湍流模型采用标准ｋ－ｅ模型,湍流燃烧采用涡旋破碎（ＥＢＵ）模型,数值方法采用ＳＩＭＰＬＥ算法。计算结果定性合理。     

平展流燃烧湍流场的数值模拟

将旋转离心力的作用引入Ｋ－湍流双方程模型中,在平展流内的强旋有回流区采用轴对称的圆柱坐标,其他区域采用直角坐标的组合坐标系统,有效地解决了对平展流燃烧流场的数值模拟数值模拟结果得出,旋流数愈大愈有利于稳定平展流的形成,而消耗的动力愈大;喇叭口曲率半径的增大亦有利于稳定平展流的形成,但燃烧器烧嘴砖厚度亦增大,提出在设计平展流燃烧器时,旋流强度取１．２～２．０,扩散喷口曲率半径取（０．８～１．５）Ｄ。     

柴油机湍流燃烧小火焰结构的数值计算

将层流小火焰理论的基本思想应用于柴油机燃烧过程的模拟,以碳十二烷同空气的一步反应为基础,建立柴油机燃烧的Flamelet模型,在模型的实际应用计算中,对碳十二烷燃烧过程中组分浓度和温度的偏微分方程,采用了离散化的数值计算方法,通过对源项的线性化,圆满地处理了强非线性源项的问题,得到了比较合理的计算结果。     

湍流燃烧的简化的联合PDF模拟

为同时满足工程应用中的合理性和经济性 ,提出了一种简化的联合三维高斯分布的 PDF模型 ,将其用于后台阶突扩燃烧室中甲烷燃烧的数值模拟。由于充分考虑了组分浓度、温度的一阶矩以及它们的二阶自关联矩和互关联矩对化学反应速率的影响 ,得到的火焰形状和温度分布无论是定性还是定量上都比 EBU模型和 Arrhenius模型合理。因计算量较小 ,模型在工程实际中 ,特别是污染物生成的数值模拟中得到应用     

基于并行计算的湍流燃烧流场数值模拟研究

首先研究了数值模拟系统的主要体系结构并分析了并行计算基本原理,然后使用计算流体力学平台OpenFOAM建立湍流燃烧流动数值模拟系统并使用该系统在特定的燃烧室网格环境下对煤气和空气湍流射流扩散燃烧进行数值模拟。模拟实验结果表明:系统能够较好地展示煤气和空气湍流燃烧流动的反应特性,验证了系统设计的合理性,而且通过使用并行计算技术后发现计算速度也明显加快。     

基于大涡模拟的湍流非预混燃烧混合分数概率密度函数

混合分数概率密度函数(probability density function,PDF)反映了湍流对燃料和氧化剂混合过程的影响,在湍流非预混燃烧的理论研究和数值模拟中有非常重要的作用。该文基于大涡模拟(large eddy simulation,LES)对非预混火焰中的混合分数PDF进行了研究。利用LES预测的SandiaFlame D的速度和温度的均值和均方根分布与实验结果符合很好,瞬态温度场显示了合理的湍流火焰形态。混合分数PDF在反应区为钟形分布,在贫燃侧和富燃侧为钟形分布或单调形分布,取决于当地流场状态。对简化PDF模型的研究表明:β函数模型对钟形PDF和单调形PDF的预测效果都很好;截尾Gauss函数模型只能较好地预测钟形分布PDF;多点δ函数模型的预测能力与截尾Gauss函数模型的预测能力类似;双δ函数模型的预测结果偏差较大。     

在定容燃烧弹内生成不同频段湍流特性的方法研究

利用孔板平动法生成湍流 ,通过调节平板孔径的大小和驱动电机的转速来达到在定容燃烧弹内生成不同频段湍流特性的目的 .运用小波包分析法对容弹内气流速度进行了时 频分析 .结果表明 ,容弹内部存在极强的循环平均流 ,湍流主要处于 4 0 0～ 16 0 0Hz的频率段 ,它的能量衰减期一般不超过 6 0ms .同时 ,也得出了容弹内湍流的产生、发展与平板孔径和电机转速之间的关系 .     

Effects of Excess Air Coefficients on Combustion Characteristics of N-butanol by a Constant Volume Combustion Bomb

The effects of excess air coefficients on the combustion characteristics have been experimentally investigated by means of a constant volume combustion bomb.N-butanol was tested as the research fuel at different air-fuel equivalence ratios.Through the discussion of the combustion pressure,the combustion temperature,accumulated heat release,ignition delay and combustion duration,the effects of the excess air coefficient on combustion characteristics is clarified.Experimental results show that near the theoretical air-fuel ratio,the combustion rate is the fastest accompanying with shorter combustion duration while the combustion pressure and temperature reach the maximum.With increase or decrease of the excess air coefficient the combustion pressure,the temperature and the heat release reduce.Simultaneously,the combustion timing is deferred and the combustion duration becomes longer.     

用于模拟湍流射流扩散燃烧的条件矩模型

采用Bilger提出的条件矩模型对CH4－CO2湍流射流扩散燃烧进行了数值 模拟。对于湍流流和混合分数场采用k-ε-f-g模型,对于组分浓度场采用条件矩模型的抛物线型方程。将速度场、温度场和主要组分（CH4和CO2）浓度场的模拟数据与美国Sandia国家实验室的实验数据进行了对照。结果表明条件矩模型能够较好地反映扩散燃烧的火焰结构,是湍流燃烧模型研究的一种值得探讨的有前途的方法。     

模拟强旋湍流流动的一种新的代数应力模型

提出了在圆柱坐标系中模拟强旋湍流流动的一种新的代数Reynolds应力模型,并给出了一组针对涡旋或旋风流动的简化公式,对其中代表旋流对湍流影响强弱的模型常数β进行了数值优化.     

一种新的拟序火焰模型及其KPP分析

从以Ｐｏｉｎｓｏｔ直接数值模拟结果为基础的拟序火焰模型（ＣｏｈｅｒｅｎｔＦｌａｍｅＭｏｄｅｌ）出发,使用分形几何的方法,提出一个新的火焰面积密度的汇项,以此建立了一个新的拟序火焰模型．在一维稳定湍流预混燃烧的情况下,对该模型进行了ＫＰＰ分析,得到了湍流燃烧速度的分析解．将得到的结果与原模型及Ａｂｄｅｌ－Ｇａｙｅｄ等人的实验数据进行比较．结果表明,该模型在不同过量空气系数、不同湍流强度下求得的湍流燃烧速度都与实验结果能较好地吻合,因而是成功的．     

预混湍流火焰结构的分形特征

使用分形几何学的方法,对由高速纹影摄影法获得的容弹内预混湍流火焰照片进行了处理,结果表明,容弹内预混湍流火焰结构具有分形特征,可以用分数维数来定量描述其折皱扭曲程度及与湍流强度的关系。     

预混燃烧中火焰长度的变化规律研究

 通过采用不同的组合模型进行湍流燃烧数值模拟的研究,筛选出能与实验结果相吻合的模型,给出了适合该模型系统的网格密度。探讨预混燃烧中火焰长度的影响因素,结果表明：要控制火焰长度应全面考虑空气消耗系数的影响。     

具有空间反应的多孔单炭粒燃烧数学模型

本文提出了具有空间反应的多孔单炭粒燃烧的数学模型，该模型的计算的结果与实验值基本相符。研究结果表明，在炭粒烯烧过程中，由于ＣＯ的产生和燃烧，在其外围形成一个氧气扩散的附加阻力，该附加阻力对于炭粒的燃烧有显著的影响     

紊流型燃烧室内气流研究

用油流法和激光多普勒技术，对直喷式柴油机紊流型燃烧室内的宏观壁面流谱和 燃烧室内紊流强度进行了观测研究；分析论证了紊流型燃烧室比普通ω型燃烧室具有 更强的紊流强度．     

井巷紊流传质的数学模型及紊流弥散系数

本文根据质量守恒定律、Fick第一扩散定律和Boussinesq假设导出了井巷污染物紊流传质的通用数学模型及纵向(?)散模型。针对井巷各种污染源的不同释放规律给出了九种源函数,从理论上导出了井巷污染物紊流传质过程的紊流(?)散系数,其大小与井巷摩擦阻力系数的平方根、井巷水力半径和断面平均风速成正比,还给出了弥散模型的通解,指出井巷紊流传质的实验研究必须满足Reynolds相似。