航空发动机整机二维气动热力数值模拟 被引量：6

1

作者 昌中宏 唐海龙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期333-337,共5页

研究了用于航空发动机整机数值仿真的含粘性力项的二维欧拉流动模型,进行了整机流场数值仿真。用代数和椭圆形偏微分方程混合方法分别生成叶栅通道和燃烧室内贴体坐标网格;分别针对压气机转子、静子和涡轮叶栅,定义了三种不同损失系数;... 研究了用于航空发动机整机数值仿真的含粘性力项的二维欧拉流动模型,进行了整机流场数值仿真。用代数和椭圆形偏微分方程混合方法分别生成叶栅通道和燃烧室内贴体坐标网格;分别针对压气机转子、静子和涡轮叶栅,定义了三种不同损失系数;采用高阶精度Godunov格式和时间推进法,交替使用显/隐格式,收敛速度快,计算准确度高。计算了某双轴涡扇发动机设计点的整机性能与部件性能,计算结果与设计数据相吻合,分析整机仿真计算得出的流场参数分布,可以更好的了解流场细节。数值试验表明,建立的程序可以预测发动机稳态条件下的整机性能以及用于发动机的设计与改进,奠定了二维数值试验台建设的基础。 展开更多

关键词 航空发动机 粘性流 气动热力学 数值仿真

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跨声速和超声速流中激波/边界层干扰数值模拟 被引量：6

2

作者 谭杰 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期394-400,共7页

对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算... 对SST湍流模型中的Bradshaw常数a1进行了修正,并对跨声速和超声速流中激波/边界层干扰进行了数值模拟研究,空间离散采用二阶精度差值的低耗散通量分裂格式(LDFSS),时间离散采用对称高斯-赛德尔(SGS)算法。结果表明:在跨声速流动中,计算得到的壁面压力分布、分离区长度和速度剖面都与实验值吻合较好,而且很好地模拟了典型的λ激波结构;在超声速流动中,修正后模型的计算精度较原始模型有了较大改善,计算得到壁面压力分布和分离点的位置都和实验值吻合较好。 展开更多

关键词 激波/边界层干扰 数值仿真 剪切应力输运湍流模型

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射流缝对激波诱导矢量喷管三维流场影响的数值模拟 被引量：1

3

作者 雷金春 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期63-66,共4页

在设计工况下,采用RNGk-ε湍流模型对扩张段不同射流缝几何结构的激波诱导轴对称气动矢量喷管进行了数值模拟。结果表明,流场结构的主要特征是在扩张段有一个主分离涡与一个旋向相反的射流角涡及次流与出口截面之间有一个较大的回流区... 在设计工况下,采用RNGk-ε湍流模型对扩张段不同射流缝几何结构的激波诱导轴对称气动矢量喷管进行了数值模拟。结果表明,流场结构的主要特征是在扩张段有一个主分离涡与一个旋向相反的射流角涡及次流与出口截面之间有一个较大的回流区。周向角,射流缝距出口截面轴向距离和轴向角是射流缝结构优化的三个关键参数,周向角为45°,射流缝距喷管出口截面轴向距离为19 mm,次流注入方向与主流方向相反时产生大的有效矢量角。 展开更多

关键词 气动矢量喷管+ 射流缝几何结构+ 气动特性 数值仿真

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高负荷风扇前后可调变弯度导叶的数值研究 被引量：3

4

作者 雷鹏 金东海 桂幸民 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期55-62,共8页

高负荷风扇在非设计工况容易裕度不足,导叶调节是拓展高负荷风扇裕度、提高其气动性能的有效手段之一。在某高负荷双级风扇中采用前后可调结构形式的可变弯度导叶(VIGV),通过三维数值模拟手段分析了前后可调变弯度导叶的偏转特性,及导... 高负荷风扇在非设计工况容易裕度不足,导叶调节是拓展高负荷风扇裕度、提高其气动性能的有效手段之一。在某高负荷双级风扇中采用前后可调结构形式的可变弯度导叶(VIGV),通过三维数值模拟手段分析了前后可调变弯度导叶的偏转特性,及导叶调节对风扇内部流场和气动性能的影响。数值研究结果表明:前后可调变弯度导叶结合了变前缘和变尾缘调节,通过减小了导叶的实际弯角,从而推迟了气流的分离,扩大了导叶低损失角度调节范围;该高负荷双级风扇在90%、80%、70%和60%转速下的风扇绝热效率分别提高了2.04%、5.48%、6.18%和6.74%,且风扇失速边界得到明显拓展。 展开更多

关键词 高负荷双级风扇 变弯度导叶 前后可调 偏转特性 数值模拟

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煤油单滴在相对静止和强迫对流环境下的蒸发规律 被引量：4

5

作者 王方 刘睿 +3 位作者 张学智 李敏 姚捷 金捷 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期485-491,共7页

采用悬滴法对普通煤油和航空煤油两种液体燃料的单液滴在高温相对静止及强迫对流环境下的蒸发规律进行了实验研究,得到70余组有效实验数据.在本文条件下,对流可促进燃料液滴的蒸发,且对流速度越大,液滴蒸发速率越大;对流环境下普通煤油... 采用悬滴法对普通煤油和航空煤油两种液体燃料的单液滴在高温相对静止及强迫对流环境下的蒸发规律进行了实验研究,得到70余组有效实验数据.在本文条件下,对流可促进燃料液滴的蒸发,且对流速度越大,液滴蒸发速率越大;对流环境下普通煤油和航空煤油的蒸发规律存在差异,且同等条件下普通煤油的蒸发速率大于航空煤油.传统"折膜"理论蒸发模型与实验结果相比存在一定偏差;综合相对静止及对流环境的厚交换层蒸发规律研究,提出新的规律,并用实验结果检验. 展开更多

关键词 单液滴蒸发 航空煤油 高温对流环境 雷诺数 蒸发模型

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考虑自然对流的厚交换层液滴蒸发模型及其检验 被引量：3

6

作者 王方 杨少锋 +2 位作者 张学智 姜文彬 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期620-629,共10页

两相模型对航空发动机燃烧室数值模拟的准确性至关重要,液体燃料的蒸发特性是两相模型的一个关键因素,为了得到准确合理的两相模型从而为燃烧室的设计提供依据,采用悬滴法实验研究了甲醇、煤油及航空煤油液滴在静止环境下的高温蒸发现象... 两相模型对航空发动机燃烧室数值模拟的准确性至关重要,液体燃料的蒸发特性是两相模型的一个关键因素,为了得到准确合理的两相模型从而为燃烧室的设计提供依据,采用悬滴法实验研究了甲醇、煤油及航空煤油液滴在静止环境下的高温蒸发现象,并得到了液滴蒸发速率随环境温度的变化规律。比较实验数据与已有液滴蒸发模型计算结果,发现二者具有较大差距,分析认为已有模型应该考虑静止环境中自然对流对液滴蒸发的影响。在前人工作基础上,用考虑自然对流浮升力因素的厚交换层理论对静止环境下液滴的高温蒸发进行理论推导,得到新的蒸发模型。采用本文实验结果及文献液滴蒸发实验数据对新模型进行了检验。对于甲醇和煤油,在本文的实验工况下,新模型计算结果与实验结果具有较好的一致性,与实验的相对偏差不超过20%;对于煤油,新模型计算结果与文献实验结果的相对偏差不超过10%。 展开更多

关键词 单液滴 蒸发 煤油 甲醇 蒸发率 蒸发模型 厚交换层理论

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液体燃料单液滴蒸发特性试验研究 被引量：3

7

作者 王方 张学智 +1 位作者 姜文斌 金捷 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期486-493,共8页

采用电加热悬滴实验系统研究了5种液体燃料的单液滴在不同组分的高温气体环境中的蒸发情况.编制MATLAB程序结合Photoshop软件处理显微高速摄影试验图片,得到63组有效试验数据.结果表明,本文试验结果与国外同类试验结果精度相当;环境温... 采用电加热悬滴实验系统研究了5种液体燃料的单液滴在不同组分的高温气体环境中的蒸发情况.编制MATLAB程序结合Photoshop软件处理显微高速摄影试验图片,得到63组有效试验数据.结果表明,本文试验结果与国外同类试验结果精度相当;环境温度越高蒸发率越大,小分子气体量越大蒸发量越大;普通煤油和RP3航空煤油的蒸发率随温度的定量变化规律有明显差别;传统Ranz-Marshall蒸发模型需要进一步深入研究. 展开更多

关键词 单液滴蒸发 悬滴试验 蒸发率 RP3航空煤油 Ranz-Marshall蒸发模型

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测量叶轮机振动叶片表面非定常气动响应的实验技术——影响系数法 被引量：9

8

作者 杨慧 郑赟 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期71-77,共7页

详细论述了一种适用于叶轮机叶片气动弹性基础性研究的实验技术——影响系数法。以一种简单的方式考虑叶片与叶片之间的气动耦合效应,从而获得叶盘耦合系统在不同叶片间相位角下,叶片表面非定常气动响应(非定常压力和非定常气动功),用... 详细论述了一种适用于叶轮机叶片气动弹性基础性研究的实验技术——影响系数法。以一种简单的方式考虑叶片与叶片之间的气动耦合效应,从而获得叶盘耦合系统在不同叶片间相位角下,叶片表面非定常气动响应(非定常压力和非定常气动功),用于气动弹性机理性研究并校核数值模拟程序。指出影响系数法气动弹性基础实验与传统气动弹性实验的区别,介绍了国外以及作者已经取得的研究成果,其中也涉及到高低速不同流动状态下,叶片表面非定常压力测量的实验设备。通过这一综述,以期推动国内叶轮机气动弹性基础实验的开展,为正在发展的气动弹性数值模拟工具提供详细、有效的实验验证数据。 展开更多

关键词 影响系数法(ICM) 非定常流动 气动弹性 叶轮机实验 非定常压力测量

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多块协调变形的网格变形技术及其应用 被引量：4

9

作者 郑赟 王彪 +1 位作者 王静 肖大启 《航空计算技术》 2012年第1期83-87,共5页

基于多块网格协调变形的理论,提出了适用于叶轮机内流多物边界的更具一般性的网格变形技术,先获得块边界处的变形量,然后插值得到块内网格各点的变形量。通过二维振荡叶栅和带叶尖间隙的三维跨音风扇叶片的非定常绕流算例,证明网格变形... 基于多块网格协调变形的理论,提出了适用于叶轮机内流多物边界的更具一般性的网格变形技术,先获得块边界处的变形量,然后插值得到块内网格各点的变形量。通过二维振荡叶栅和带叶尖间隙的三维跨音风扇叶片的非定常绕流算例,证明网格变形技术在叶轮机气弹稳定性数值模拟中的应用是有效的,能够在保证网格高精度的条件下,提高网格变形速度。 展开更多

关键词 叶轮机 非定常流动 流固耦合 气动弹性 网格变形

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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

10

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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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

11

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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跨音轴流风扇叶片气弹稳定性研究 被引量：1

12

作者 赵瑞勇 杨慧 王延荣 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期35-39,81,共6页

基于弱耦合的能量法原理,对近失速工况下NASA 67跨音风扇叶片进行了气弹稳定性分析。发展的三维线性插值方法为CSD/CFD数据交换提供了基础。采用FLUENT动网格技术,实现了振动叶片绕流计算。数值模拟了NASA 67叶片前三阶模态振型激励下... 基于弱耦合的能量法原理,对近失速工况下NASA 67跨音风扇叶片进行了气弹稳定性分析。发展的三维线性插值方法为CSD/CFD数据交换提供了基础。采用FLUENT动网格技术,实现了振动叶片绕流计算。数值模拟了NASA 67叶片前三阶模态振型激励下的非定常气动响应。通过分析叶片表面非定常气动力和振动位移之间的相位差发现:该相位差的存在决定了非定常气动力做功的正、负。由叶片表面非定常压力分析结果得出近失速工况下,叶片的气动弹性稳定性受叶片模态振型和激波的影响较为显著。 展开更多

关键词 能量法 颤振 动网格 气动功 CSD/CFD

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大小叶片压气机级的计算与实验校验 被引量：1

13

作者 王洪伟 刘涛 宁方飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期335-340,共6页

为了考察用于压气机设计的三维计算软件的准确性,对一个低速大尺寸的单级大小叶片轴流压气机进行了计算与流动测量,基于可压缩流动,并在流动细节的层次上全面地考察了计算程序的准确性。结果表明:所用的计算程序对压气机设计点的计算较... 为了考察用于压气机设计的三维计算软件的准确性,对一个低速大尺寸的单级大小叶片轴流压气机进行了计算与流动测量,基于可压缩流动,并在流动细节的层次上全面地考察了计算程序的准确性。结果表明:所用的计算程序对压气机设计点的计算较为准确,流量和压比的准确度可达1%,但对失速裕度的预估能力不足。计算程序对于内部流动细节,尤其是二次流动的模拟不够好,当压气机工作于非设计工况时,这些流动细节计算的不准确会导致整体性能上较大的偏差。 展开更多

关键词 低速大尺寸模拟 实验验证 数值模拟 压气机特性 流动分析

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流固耦合数据交换的插值精度影响因素研究 被引量：2

14

作者 王彪 杨慧 郑赟 《航空计算技术》 2012年第4期85-89,共5页

提出了一种投影-形函数插值的新方法,用发展了三维线性插值方法。又包括使用优化插值和常体积转化等6种插值方法,从表征多种不同网格质量和待插值函数值情况的角度,进行了插值精度验证的应用研究,探索了网格质量和待插值函数值对插值精... 提出了一种投影-形函数插值的新方法,用发展了三维线性插值方法。又包括使用优化插值和常体积转化等6种插值方法,从表征多种不同网格质量和待插值函数值情况的角度,进行了插值精度验证的应用研究,探索了网格质量和待插值函数值对插值精度的影响程度。研究结果表明,投影-形函数插值方法的效果很好;流/固的网格质量及其匹配状况在很多情况下对插值精度的影响要远大于插值方法本身。 展开更多

关键词 流固耦合 数据交换 插值精度 投影-形函数插值 网格质量

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非定常压力测量中信号失真的管传递函数修正方法(英文) 被引量：2

15

作者 杨慧 西姆斯-威廉姆斯.戴维 何力 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期70-75,共6页

使用外置压力传感器测量非定常压力会造成非定常测量信号失真。这是由连接外置传感器和测点之间的管道传压系统引成的。阐述了一种修正这种非定常信号失真的方法。从而使得运用外置传感器测量非定常压力成为可能。这种技术使用已知的管... 使用外置压力传感器测量非定常压力会造成非定常测量信号失真。这是由连接外置传感器和测点之间的管道传压系统引成的。阐述了一种修正这种非定常信号失真的方法。从而使得运用外置传感器测量非定常压力成为可能。这种技术使用已知的管传递函数在频域中修正非定常测量信号的失真。同时修正失真信号振幅的变化和相位角的偏移。给出了这种修正技术的运用实例:在叶轮机颤振试验中测量叶片表面非定常压力和在非定常旋涡脱落试验中测量尾迹。 展开更多

关键词 非定常压力测量 管传递函数修正技术 外置压力传感器 叶轮机叶片颤振 非定常旋涡脱落 尾迹测量

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几种液体燃料指数蒸发率模型的实验研究

16

作者 王方 姜文彬 +2 位作者 罗虎 张学智 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2080-2087,共8页

燃烧室设计需要精确的气液两相质量传输关系,通过显微高速摄影测量了电加热炉中的悬挂液滴蒸发情况,得到了不同环境温度和气体组分条件下乙醇、煤油等五种液体燃料的定量蒸发率关系。经数据检验实验方法可行,最大相对误差不超过5%。实... 燃烧室设计需要精确的气液两相质量传输关系,通过显微高速摄影测量了电加热炉中的悬挂液滴蒸发情况,得到了不同环境温度和气体组分条件下乙醇、煤油等五种液体燃料的定量蒸发率关系。经数据检验实验方法可行,最大相对误差不超过5%。实验数据对比表明,常用的两相质量传输规律在燃烧室工作温度范围内有明显偏差。提出指数蒸发率模型,航空煤油等燃料的模型值与实验值的标准差小于0.23。 展开更多

关键词 单液滴实验 液体燃料 蒸发率 RP3航空煤油 指数模型

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壁温对氢燃料超燃燃烧室流动特性的影响研究 被引量：3

17

作者 林旭阳 金捷 +2 位作者 王方 邢竞文 高东硕 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1097-1102,共6页

为了研究超燃燃烧室壁面换热与超声速燃烧之间的关系,运用FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散燃烧模型、密度基AUSM+隐式算法对中国空气动力研究与发展中心的双模态燃烧室模型开展三维冷态和热态流场计算,模拟条件来流... 为了研究超燃燃烧室壁面换热与超声速燃烧之间的关系,运用FLUENT软件,采用RNG k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散燃烧模型、密度基AUSM+隐式算法对中国空气动力研究与发展中心的双模态燃烧室模型开展三维冷态和热态流场计算,模拟条件来流马赫数为2.05,总温T_t为1870.9K,分别模拟了壁面温度为500K,700K,900K,1300K以及绝热条件下的超燃燃烧室的燃烧场。燃烧室壁面压力数值模拟结果与实验结果吻合较好,壁面温度为500K,700K,900K,1300K和绝热时,平均误差分别为8.89%,5.78%,14.41%,13.97%,16.53%。通过对比分析发现:随着壁面温度的降低,壁面压力趋势大致不变,但壁面压力值降低,同时壁面压力的压升起始点大幅后移;燃烧所产生的激波串逐渐向燃烧室下游移动,激波串结构发生改变,但激波串前端均为X形激波;燃烧室内马赫数有所升高;燃烧场高温区域面积减小;燃烧室燃烧模态由亚燃模态逐渐向超燃模态转换。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 氢燃料 壁面温度 壁面压力 流场结构

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CO与H_(2)氧化释热对煤油V型钝体稳焰器回流特性的影响

18

作者 沈硕 金捷 +2 位作者 蔡江涛 宋绪光 王方 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期252-261,共10页

针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层... 针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层湍动能强度与回流区长度不同。由释热分析发现,钝体燃烧CO或H_(2)氧化强烈,过弱的氧化使剪切层释热率低、掺混弱,因此湍动能小,CO和H_(2)在回流区积累并缓慢反应、延长回流。本文统计不同机理的反应放热量,发现Kundu机理的CO,H_(2)氧化放热之和仅占总过程的25.30%。而反应强的骨架机理与JL4机理放热占比达到50.50%与87.16%,回流吻合实验,适用于当前工况的研究。 展开更多

关键词 V型钝体稳焰器 煤油化学机理 回流流动 释热率 LES-TPDF 两相扩散火焰

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