模型燃气轮机燃烧室三维反应流数值模拟

对一种模型燃气轮机燃烧室中的三维反应流进行了数值模拟。模型燃烧室的燃料是CH4，燃烧类型是预混燃烧。在数值模拟过程中，湍流场的计算采用了κ-ε双方程湍流模型；燃烧模型采用EBU漩涡破碎模型；在计算化学反应时采用了简单化学反应系统假设。另外在数值模拟过程中考虑了辐射问题，具体采用六通量辐射模型。通过数值模拟给出了速度、压力、温度、焓值、燃料分布、含氧量、燃烧产物、燃料空气混合比、湍流粘性系数、湍流耗散动能、以及空间3个方向的辐射热通量等变量的分布情况。对计算结果进行了分析，由分析可以验证数值模拟结果的准确性。并对模型燃烧室进行三维反应流数值模拟的工作为今后对实际燃烧室反应流的数值模拟打下了一定的基础。     

直喷式柴油发动机的湍流燃烧模拟

针对直喷式柴油发动机燃烧后散发的有害物(碳烟和Nox),提出了有代表性的小火焰(RIF)模型,用来进行三维模拟湍流燃烧. 此模型根据湍流火焰可看成极细小的,极小空间的一维小火焰的假设,提供了一种将湍流化学反应场和湍流运动场分离开的方法. 此模型通过引入混和比分数Z参数空间坐标,将复杂的湍流燃烧坐标系转化到Z参数坐标系下,推导出相应的小火焰方程. 此模型先输入有代表性小火焰方程的一系列参数,然后与计算流体动力学的程序(KIVA-3V)连接计算出各种物质的混合比分数,利用混合比分数的联合概率密度函数计算出燃烧后各种物质(主要是有害物质)的组成比例.     

直喷式柴油发动机主要污染物(Soot和NOx)的预测

针对直喷式柴油发动机燃烧后散发的主要有害物(Soot和NOx),提出了有代表性的小火焰模型,用来污染物预测.此模型根据湍流火焰可看成极细小的,极小空间的一维小火焰的假设,提供了一种将湍流化学反应场和湍流运动场分离开的方法.此模型通过引入混和比分数Z参数空间坐标,将复杂的湍流燃烧坐标系转化到Z参数坐标系下,建立小火焰方程.输入有代表性小火焰方程一系列参数,通过与计算流体动力学的程序(KIVA-3V)连接计算出各种物质的混合比分数,从而计算出燃烧后各种物质(主要是有害物质)的组成比例.     

基于FLUENT对惰性多孔介质中湍流预混燃烧的模拟

采用了多孔介质气固间局部热平衡假定,建立了二维的多孔介质中湍流燃烧模型.通过用户自定义函数在FLUENT6.1的多孔介质模型中引入湍流和辐射的作用,对多孔介质中甲烷-空气预混燃烧的特性进行了数值模拟.得到的多孔介质中的计算流场更加合理,流速均匀且消除了多孔区近壁面速度高而中心低的不合理速度场.计算结果显示多孔介质中温度分布均匀,壁面温度和中心温度相差很小,比FLUENT软件不考虑多孔介质辐射的结果更加合理.通过计算甲烷-空气的两步反应,得到了多孔介质中速度场、温度场和浓度场的分布理论预示结果,并与试验结果进行了比较,发现二者趋势一致.利用FLUENT软件求解多孔介质中燃烧问题是有效的,该二维惰性多孔介质燃烧模型是合理的.     

小型汽油机工作过程的数值模拟

为了研究液化石油气(LPG)发动机的燃烧特征及其影响因素,预测LPG发动机性能,分别对GY6汽油发动机和LPG发动机进行了数值模拟,通过实验分别测取了燃油和燃气的示功图,将实验结果与模拟计算结果进行对比,验证模型的可靠性.模拟计算是在分析火花点火发动机缸内湍流特性基础上,建立了发动机燃烧计算的双区模型,分别用汽油和LPG对GY6汽油机的工作过程进行了模拟,通过建立物性参数模型、传热模型、湍流卷吸燃烧模型、燃烧室几何尺寸计算模型等相应的子模型,实现了燃烧过程的计算;同时结合实验数据进行验证,实验表明计算结果合理,在小型汽油机性能预测研究中建立的准维湍流卷吸燃烧模型是可行的.     

密度脉动影响湍流燃烧的修正模型

为了全面数学描述湍流各物理量的脉动对气体湍流燃烧的影响 在仅考虑温度、浓度脉动的二阶矩封闭模型(SOM)基础上,用密度脉动作用于Arrehenius公式的后处理方法,研究密度脉动对气体湍流燃烧和NOx湍流生成有限反应速率的影响.给出密度脉动的概念和数学表达式,建立全面考虑温度、浓度和密度脉动影响的湍流反应流的二阶矩封闭修正模型.为更精确地数值模拟湍流耦合反应流中的湍流燃烧快速反应和NOx生成的缓慢反应奠定了基础.分析结果表明,修正模型具有封闭性、合理性和经济性.     

燃烧反应动力学机理简化的主成分分析法

湍流燃烧数值模拟中建立有效的反应动力学机理是非常重要.针对一维稳态层流预混火焰模型,分别采用主成分分析法和总敏感性分析法进行了反应机理的简化,结果表明,主成分分析法进行机理简化要优于总敏感性分析法,是一种有效的反应机理简化方法.     

密度脉动的数学模化及其在湍流燃烧中的应用

针对湍流燃烧进行的模拟研究。本文较深入地探讨了湍流脉动与燃烧过程之间的相互作用关系，对密度一标量之间的脉动关系（ρ’φ’^-)提出了数学模化的表述形式，引入了以密度－速度脉动关联量为独立变量的两个输运方程与k-ε双方程模型一起作为对燃烧过程的湍流脉动特性的描述，并分别对气体均相燃烧和煤粉气流多相燃烧的全场作了数值求解。     

密度脉动的数学模化及其在湍流燃烧中的应用

针对湍流燃烧进行的模拟研究,本文较深入地探讨了湍流脉动与燃烧过程之间的相互作用关系,对密度—标显之间的脉动关系(ρ′φ′)提出了数学模化的表述形式,引入了以密度—速度脉动关联量为独立变量的两个输运方程与k—ε双方程模型一起作为对燃烧过程的湍流脉动特性的描述,并分别对气体均相燃烧和煤粉气流多相燃烧的全场作了数值求解。     

基于人工神经网络的超临界小火焰模型研究

为了解决超临界小火焰燃烧模型数据库过于庞大,导致计算机内存不足和取值性能下降的问题,提出使用人工神经网络（ANN）进行建库的超临界小火焰/过程变量模型FPV-ANN. 在先验性分析及在超临界水热火焰的大涡模拟计算中发现,FPV-ANN方法在温度、组分和其他目标变量的分布与传统FPV方法得到的结果吻合,说明FPV-ANN方法的准确性与传统FPV方法一致. 由于人工神经网络小火焰库大小只有传统库的1%,FPV-ANN方法在大规模并行计算中消耗更少的计算机内存. FPV-ANN方法的计算速度比传统FPV方法提升了30%. 可以看出,提出的FPV-ANN方法具有更好的计算性能.