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航空发动机两级反向旋流燃烧室燃烧流场大涡模拟研究（英文）
被引量：
6
1
作者
周瑜
乐嘉陵
黄渊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第7期1576-1589,共14页
为深入了解真实航空发动机内燃烧流场,采用动态亚网格模型结合单步快速化学反应(FC)、火焰面(FLM)及反应进度变量(FPV)等三种燃烧模型对径向两级反向旋流燃烧室单头部构型进行了大涡模拟。为避免模型简化误差,对燃烧室包括全部气膜冷却...
为深入了解真实航空发动机内燃烧流场,采用动态亚网格模型结合单步快速化学反应(FC)、火焰面(FLM)及反应进度变量(FPV)等三种燃烧模型对径向两级反向旋流燃烧室单头部构型进行了大涡模拟。为避免模型简化误差,对燃烧室包括全部气膜冷却孔在内的精细结构进行了完全仿真。在已达到统计定常状态的冷态流场基础上首先模拟了燃料喷注和掺混过程,约2.6ms后燃料到达真实的点火位置,随后采用FPV模型在半径3mm的球形区域数值模拟了点火,展示了在主燃孔横向射流作用下初始火焰沿化学恰当比混合分数等值线传播并充满整个火焰筒的发展过程,结果显示火焰到达燃烧室出口的耗时约为6～7ms。不同模型算法预测的平均温度场与CARS测量结果作了对比,LES-FPV,RANS-FPV,LES-FLM以及参考文献中RANS-FLM计算平均误差分别为3.47%,4.17%,7.76%和11.22%,表明LES改进了模拟精度,且FPV模型显著优于FLM模型。RANS-FPV预测的出口存在严重热斑,导致其给出的出口温度分布因子(OTDF)及最大径向温度分布因子(RTDF)值分别达到0.593和0.313;LES-FPV结果均匀性最好,其预测值分别为0.284和0.193。
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关键词
航空发动机燃烧室
反向双旋流
大涡模拟
动态亚网格
模型
快速化学反应模型
火焰面
模型
反应
进度变量
模型
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职称材料
同轴射流燃烧室非预混湍流燃烧流场特性大涡模拟研究
被引量：
1
2
作者
周瑜
乐嘉陵
黄渊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期1514-1522,共9页
为深入研究带突扩与回流的同轴剪切射流模型燃烧室流场结构与燃烧特性,采用单步快速化学反应、火焰面与反应进度变量三种燃烧模型结合动态亚网格模型在自有CFD平台上对甲烷-空气非预混燃烧流场进行了大涡模拟。计算检验了流场时空尺度...
为深入研究带突扩与回流的同轴剪切射流模型燃烧室流场结构与燃烧特性,采用单步快速化学反应、火焰面与反应进度变量三种燃烧模型结合动态亚网格模型在自有CFD平台上对甲烷-空气非预混燃烧流场进行了大涡模拟。计算检验了流场时空尺度及网格和时间步长设置,对流场0~2s内启动并发展进入统计定常状态的非定常流动过程进行了完整模拟。燃烧室内多处监测点湍动能谱统计结果表明,轴向速度在混合剪切层内的脉动存在从约1200Hz开始的多个特征频率序列,且随着测点位置向下游移动,其对应的特征峰从高频到低频逐渐衰减消失。流向多个截面上时间平均的混合分数及温度分布结果表明,反应进度变量模型能够模拟出该流场特有的抬举火焰,与实验数据吻合程度显著优于其余两种模型,即对于该类型强剪切非预混反应流,以燃烧产物质量分数替代采用梯度粘性输运模化的混合分数耗散率进行计算更为合适。
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关键词
非预混燃烧
同轴剪切流
大涡模拟
动态亚网格
模型
单步
快速化学反应模型
火焰面
模型
反应
进度变量
模型
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职称材料
题名
航空发动机两级反向旋流燃烧室燃烧流场大涡模拟研究（英文）
被引量：
6
1
作者
周瑜
乐嘉陵
黄渊
机构
西北工业大学动力与能源学院
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第7期1576-1589,共14页
基金
国家自然科学基金(9164120019)
文摘
为深入了解真实航空发动机内燃烧流场,采用动态亚网格模型结合单步快速化学反应(FC)、火焰面(FLM)及反应进度变量(FPV)等三种燃烧模型对径向两级反向旋流燃烧室单头部构型进行了大涡模拟。为避免模型简化误差,对燃烧室包括全部气膜冷却孔在内的精细结构进行了完全仿真。在已达到统计定常状态的冷态流场基础上首先模拟了燃料喷注和掺混过程,约2.6ms后燃料到达真实的点火位置,随后采用FPV模型在半径3mm的球形区域数值模拟了点火,展示了在主燃孔横向射流作用下初始火焰沿化学恰当比混合分数等值线传播并充满整个火焰筒的发展过程,结果显示火焰到达燃烧室出口的耗时约为6～7ms。不同模型算法预测的平均温度场与CARS测量结果作了对比,LES-FPV,RANS-FPV,LES-FLM以及参考文献中RANS-FLM计算平均误差分别为3.47%,4.17%,7.76%和11.22%,表明LES改进了模拟精度,且FPV模型显著优于FLM模型。RANS-FPV预测的出口存在严重热斑,导致其给出的出口温度分布因子(OTDF)及最大径向温度分布因子(RTDF)值分别达到0.593和0.313;LES-FPV结果均匀性最好,其预测值分别为0.284和0.193。
关键词
航空发动机燃烧室
反向双旋流
大涡模拟
动态亚网格
模型
快速化学反应模型
火焰面
模型
反应
进度变量
模型
Keywords
Aeroengine combustor
Counter-rotating swirler
Large eddy simulation
Dynamic Smagorinsky model
Fast chemistry model
Flamelet model
Progress variable model
分类号
V231.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
同轴射流燃烧室非预混湍流燃烧流场特性大涡模拟研究
被引量：
1
2
作者
周瑜
乐嘉陵
黄渊
机构
西北工业大学动力与能源学院
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期1514-1522,共9页
文摘
为深入研究带突扩与回流的同轴剪切射流模型燃烧室流场结构与燃烧特性,采用单步快速化学反应、火焰面与反应进度变量三种燃烧模型结合动态亚网格模型在自有CFD平台上对甲烷-空气非预混燃烧流场进行了大涡模拟。计算检验了流场时空尺度及网格和时间步长设置,对流场0~2s内启动并发展进入统计定常状态的非定常流动过程进行了完整模拟。燃烧室内多处监测点湍动能谱统计结果表明,轴向速度在混合剪切层内的脉动存在从约1200Hz开始的多个特征频率序列,且随着测点位置向下游移动,其对应的特征峰从高频到低频逐渐衰减消失。流向多个截面上时间平均的混合分数及温度分布结果表明,反应进度变量模型能够模拟出该流场特有的抬举火焰,与实验数据吻合程度显著优于其余两种模型,即对于该类型强剪切非预混反应流,以燃烧产物质量分数替代采用梯度粘性输运模化的混合分数耗散率进行计算更为合适。
关键词
非预混燃烧
同轴剪切流
大涡模拟
动态亚网格
模型
单步
快速化学反应模型
火焰面
模型
反应
进度变量
模型
Keywords
Non-premixed combustion
Coaxial shear flow
Large eddy simulation
Dynamic smagorinsky model
Single-step fast chemistry model
Flamelet model
Progress-variable model
分类号
V231.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
航空发动机两级反向旋流燃烧室燃烧流场大涡模拟研究（英文）
周瑜
乐嘉陵
黄渊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
6
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职称材料
2
同轴射流燃烧室非预混湍流燃烧流场特性大涡模拟研究
周瑜
乐嘉陵
黄渊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
1
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