TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型及其检验

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作者 王方 杨子峥 +1 位作者 韩宇轩 金捷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3265-3282,共18页

先进航空发动机燃烧室设计要求对湍流火焰精确控制,现有模拟方法需提高精度和效率。输运概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型精度高,代数二阶矩(ASOM)湍流燃烧模型计算成本低,类比离散涡模拟思想,基于Da数将湍流燃烧场区分“高精度”和“低... 先进航空发动机燃烧室设计要求对湍流火焰精确控制,现有模拟方法需提高精度和效率。输运概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型精度高,代数二阶矩(ASOM)湍流燃烧模型计算成本低,类比离散涡模拟思想,基于Da数将湍流燃烧场区分“高精度”和“低成本”2个区域,在输运方程框架下采用随机场TPDF(高精度)和ASOM(低成本)方法重构TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,以提高模拟的整体精度和效率。在大涡模拟(LES)-TPDF程序平台创建ASOM并进一步实现TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,用Flame D实验数据检验所建模型和方法。结果表明:所建模型的预测结果与实验值接近,而且能够兼顾精度和计算效率。 展开更多

关键词 复合湍流燃烧模型 随机场输运概率密度函数-方程湍流燃烧模型 代数二阶矩湍流燃烧模型 Da数 Flame D

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湍流燃烧模型对双旋流燃烧室喷雾燃烧的影响 被引量：6

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作者 徐榕 李井华 +3 位作者 赵坚行 颜应文 刘勇 王锁芳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期375-382,共8页

采用数值模拟与试验测量相结合的方法,研究扩展旋涡破碎模型、扩展二阶矩模型和涡团耗散概念模型等三种湍流燃烧模型对双旋流湍流喷雾燃烧流场的影响。在任意曲线坐标系下数值研究双级轴向旋流器环形燃烧室全流程流场,采用粒子图像测速... 采用数值模拟与试验测量相结合的方法,研究扩展旋涡破碎模型、扩展二阶矩模型和涡团耗散概念模型等三种湍流燃烧模型对双旋流湍流喷雾燃烧流场的影响。在任意曲线坐标系下数值研究双级轴向旋流器环形燃烧室全流程流场,采用粒子图像测速仪测量燃烧流场气流速度分布,热电偶测量燃烧室出口温度分布。计算结果与验证试验数据比较表明:不同湍流燃烧模型对双旋流湍流喷雾燃烧影响较大,所得的回流区形状、速度、温度场以及出口温度分布等都不太相同,其中扩展二阶矩模型所得的结果与试验值符合最好,更适用于模拟双旋流环形燃烧室湍流喷雾燃烧。 展开更多

关键词 湍流燃烧模型 双级轴向旋流器 环形燃烧室 喷雾燃烧

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湍流-化学双时间尺度PDF湍流燃烧模型及其检验 被引量：4

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作者 王方 明亚丽 +2 位作者 刘邓欢 魏观溢 金捷 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期214-222,共9页

高精度航空发动机燃烧室数值模拟需要准确描述湍流和详细化学反应机理之间的强烈非线性相互作用,采用概率密度函数湍流燃烧模型(PDF)的大涡模拟方法(LES)可望达到此目的,现有PDF小尺度混合模型需要考虑化学反应的影响.本文在前人研究基... 高精度航空发动机燃烧室数值模拟需要准确描述湍流和详细化学反应机理之间的强烈非线性相互作用,采用概率密度函数湍流燃烧模型(PDF)的大涡模拟方法(LES)可望达到此目的,现有PDF小尺度混合模型需要考虑化学反应的影响.本文在前人研究基础上,对小尺度混合模型中的混合时间尺度进行了修正,提出3种含湍流-化学反应双时间尺度的PDF模型,在基于LES-PDF方法的Aero Engine Combustor Simulation Code(AECSC)程序基础上,对Sandia实验室的甲烷射流火焰Flame D和Flame E进行了数值模拟,其瞬态结果显示,几种模型都能预测射流火焰的瞬时流动状态.将计算得到的标量平均值统计结果与实验数据进行对比,结果表明,采用算术平均修正的PDF模型计算结果与实验数据最接近.湍流-化学反应双时间尺度PDF模型需要进一步检验. 展开更多

关键词 湍流燃烧模型 大涡模拟 双时间尺度 PDF小尺度混合模型

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柴油机湍流燃烧模型的研究现状及发展趋势 被引量：4

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作者 王锡斌 蒋德明 《柴油机》 2002年第2期1-4,共4页

本文根据湍流燃烧模型研究的最新文献资料,综述了柴油机湍流燃烧模型的研究现状,重点介绍了作为当今研究热点的拟序火焰面模型(ＣＦＭ)和概率密度函数模型(ＰＤＦ),并指出了今后湍流燃烧模型研究的趋势。

关键词 柴油机 湍流燃烧模型 研究现状 发展趋势 拟序火焰面模型 着火模型

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利用准维湍流燃烧模型分析和预测汽油机燃烧循环变动的影响

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作者 石本改 《河南科技》 2014年第11期147-148,共2页

本文论述了一个定量燃烧初期循环变动的参数—λ/6u1,结合准维湍流燃烧模型,利用这个参数分析和预测小尺度湍流对循环变动的作用。另外,提出了一种方法来确认促使循环变动的不同因素的重要性。

关键词 准维湍流燃烧模型 汽油机 循环变动 燃烧

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不同反应机理及模型对燃气轮机燃烧室数值模拟结果的影响 被引量：5

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作者 郑韫哲 姚兆普 朱民 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期485-490,共6页

对甲烷燃烧NOx排放的5种典型机理进行分析比较,对比了详细机理、稳态假设简化机理和经验拟合机理在燃烧室NOx排放数值模拟中的特点,并运用这些机理计算了与燃气轮机燃烧室工况相似的湍流燃烧过程.通过已有试验结果对模型进行校验,讨论... 对甲烷燃烧NOx排放的5种典型机理进行分析比较,对比了详细机理、稳态假设简化机理和经验拟合机理在燃烧室NOx排放数值模拟中的特点,并运用这些机理计算了与燃气轮机燃烧室工况相似的湍流燃烧过程.通过已有试验结果对模型进行校验,讨论了模型参数、压力等对温度和NOx排放的影响,结果表明:模拟结果与试验结果较吻合,说明合理选择化学反应模型、湍流模型和燃烧模型,可以提高计算效率及保证结果的准确性. 展开更多

关键词 燃气轮机 燃烧室 低NOX排放 反应机理 数值计算 湍流燃烧模型

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用简化PDF方法分析温度脉动在超声速湍流燃烧中的作用 被引量：1

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作者 陈志辉 徐旭 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期468-473,共6页

考虑湍流场中温度脉动,采用简化PDF方法(假设温度脉动服从截尾高斯分布),研究了湍流对化学反应速率常数的影响,分析了Reynold平均方法不能准确计算时均化学反应速率常数的原因,得到考虑温度脉动的超声速点火实验计算结果,优于不考虑温... 考虑湍流场中温度脉动,采用简化PDF方法(假设温度脉动服从截尾高斯分布),研究了湍流对化学反应速率常数的影响,分析了Reynold平均方法不能准确计算时均化学反应速率常数的原因,得到考虑温度脉动的超声速点火实验计算结果,优于不考虑温度脉动的计算结果.进一步应用数值算例说明时均的速率常数与温度脉动的关系,计算方法显著影响点火延迟时间的计算准确性,对超声速流场点火位置的计算比较重要. 展开更多

关键词 超声速燃烧 湍流燃烧模型 计算流体力学 慨率分布函数

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含湿氢氧掺混燃烧过程的三维数值模拟 被引量：1

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作者 高育科 彭博 +3 位作者 胡巍 韩新波 李洪伟 万荣华 《舰船科学技术》 北大核心 2013年第9期48-52,共5页

通过三维数值模拟研究含湿氢氧燃烧和冷却水喷雾掺混蒸发过程,采用k-ε湍流模型及EBU湍流燃烧模型进行气相各物理场计算,利用离散相模型计算冷却水喷雾液滴蒸发过程,基于上述模型对燃烧器中掺混燃烧过程进行三维仿真计算。经过计算,得... 通过三维数值模拟研究含湿氢氧燃烧和冷却水喷雾掺混蒸发过程,采用k-ε湍流模型及EBU湍流燃烧模型进行气相各物理场计算,利用离散相模型计算冷却水喷雾液滴蒸发过程,基于上述模型对燃烧器中掺混燃烧过程进行三维仿真计算。经过计算,得到燃烧器中各物理量分布和冷却水液滴运动蒸发过程。针对不同的入口含湿工况和冷却水掺混工况进行仿真计算,得到各参数对燃烧火焰结构和流场的影响。 展开更多

关键词 含湿氢氧燃烧 EBU湍流燃烧模型 欧拉-拉格朗日方法

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基于曲线坐标系浸没边界方法的折流燃烧室模拟

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作者 王煜栋 王方 +1 位作者 甘甜 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期118-130,共13页

航空发动机折流燃烧室几何结构复杂,其高保真数值模拟需要高效的网格与边界条件处理方法。采用曲线坐标系隐式浸没边界方法结合大涡模拟-概率密度函数输运方程湍流燃烧模型开发自研软件,并实现WP11中折流燃烧室的高保真模拟。流动模拟... 航空发动机折流燃烧室几何结构复杂,其高保真数值模拟需要高效的网格与边界条件处理方法。采用曲线坐标系隐式浸没边界方法结合大涡模拟-概率密度函数输运方程湍流燃烧模型开发自研软件,并实现WP11中折流燃烧室的高保真模拟。流动模拟中准确解析了该燃烧室中的三股主要气流,且三股气流分别约占进口流量的75%,12.5%和12.5%。两相燃烧模拟中针对拉格朗日框架下的液滴运动和欧拉框架下的湍流燃烧采用不同网格标记,模拟得到的出口径向温度分布规律与实验一致,平均相对误差为17.95%,表明基于本方法开发的自研软件能准确模拟折流燃烧室中的两相湍流燃烧现象。 展开更多

关键词 数值模拟 浸没边界方法 大涡模拟 概率密度函数输运方程 湍流燃烧模型 折流燃烧室

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基于SGS模型的建筑火灾烟气数值模拟与实验验证 被引量：3

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作者 沈阳 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2015年第8期1031-1034,共4页

研究合理的火灾烟气运动数值模拟方法,指导建筑结构中防排烟与通风装置的设计布局。在大涡模拟方法的基础上,结合SGS湍流燃烧模型,对某地下通道内的火灾烟气运动进行数值计算。得出不同火源功率与排烟补风情况下通道内烟气温度分布与蔓... 研究合理的火灾烟气运动数值模拟方法,指导建筑结构中防排烟与通风装置的设计布局。在大涡模拟方法的基础上,结合SGS湍流燃烧模型,对某地下通道内的火灾烟气运动进行数值计算。得出不同火源功率与排烟补风情况下通道内烟气温度分布与蔓延情况。设计4种对应于模拟工况的实验,对数值计算结果进行验证。根据验证结果可以看出,提出的改进方法对于建筑火灾烟气运动规律的计算比较合理。 展开更多

关键词 建筑火灾 烟气扩散 数值模拟 FDS SGS湍流燃烧模型

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详细化学反应机理对预混丙烷钝体熄火模拟影响 被引量：2

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作者 王方 韩宇轩 +2 位作者 窦力 王煜栋 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2295-2305,共11页

航空发动机熄火预测是重要关键问题之一,湍流和化学反应的非线性相互作用使预测非常困难。本文采用大涡模拟(LES)对湍流进行高精度模拟,采用概率密度函数输运方程湍流燃烧模型(TPDF)耦合JL4,Z66和H73三种化学反应机理,对预混丙烷钝体熄... 航空发动机熄火预测是重要关键问题之一,湍流和化学反应的非线性相互作用使预测非常困难。本文采用大涡模拟(LES)对湍流进行高精度模拟,采用概率密度函数输运方程湍流燃烧模型(TPDF)耦合JL4,Z66和H73三种化学反应机理,对预混丙烷钝体熄火现象和规律进行研究。JL4的反应机理最简单,反应释热快,局部放热高,火焰宽度大,火焰两侧温度梯度大,燃烧更加趋于稳定,无法模拟出熄火状态。H73机理绝热火焰温度低,火焰温度低,回流区中部OH含量高;在近熄火状态,大量CO被氧化,释放热量过高导致无法模拟出熄火现象。Z66机理可以模拟出火焰正常状态,在低当量比下也可以模拟出熄火状态。算例中,局部Da>1的区域超过35%则会发生熄火。 展开更多

关键词 概率密度函数输运方程湍流燃烧模型(TPDF) 大涡模拟(LES) 钝体熄火 反应机理 AECSC程序

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随机场TPDF在非结构网格平台的开发及检验

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作者 王方 杨兴峰 +3 位作者 方存 许笑颜 莫毅 高浩卜 《航空发动机》 北大核心 2023年第1期95-102,共8页

为实现对燃烧室内部燃烧过程的高精度数值模拟,增强航空发动机燃烧室研究手段,采用开源的非结构网格平台Saturne,开发可以耦合详细化学反应机理,高精度解析湍流燃烧过程的概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型。采用随机场方法求解T... 为实现对燃烧室内部燃烧过程的高精度数值模拟,增强航空发动机燃烧室研究手段,采用开源的非结构网格平台Saturne,开发可以耦合详细化学反应机理,高精度解析湍流燃烧过程的概率密度函数输运方程(TPDF)湍流燃烧模型。采用随机场方法求解TPDF方程,在原有程序基础上研发了TPDF程序模块及配合的加速算法等模拟单元,发展了针对燃烧室燃烧过程模拟的软件功能。采用射流火焰Flame D和旋流火焰TECFLAM对新软件进行了测试,结果表明:模拟结果与试验数据趋势一致,精度尚可。对某型燃烧室性能模拟验证中,计算的出口温度分布与试验结果一致,平均温度误差小于3.8%,新的软件可进一步应用于燃烧室性能的研究。 展开更多

关键词 概率密度函数输运方程湍流燃烧模型 随机场方法 非结构网格 射流火焰 旋流火焰 航空发动机

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