等离子点火器三维燃烧流场的有限速率化学反应数值模拟

针对等离子点火器内三维湍流燃烧流场，采取有限速率化学反应模型，模拟其物理化学过程。湍流流动采用RNGκ-ε模型，燃烧模型采用EDC涡耗散概念模型来估算化学反应速度，热电弧用等效加热区代替。数值模拟结果得出了在富燃料情况的流场特性参数和产物分布。通过对数值模拟结果的分析，实现了EDC模型对活性物质的预测，并为等离子点火器燃烧流场的进一步研究提供了一种新思路。     

用元素扩散方程和化学平衡热力计算的方法求解多组分反应流场

提出了一种新的方法来计算多组分化学反应流场。它首先引入了元素的分布方程，然后根据化学平衡的热力计算方法求解每一位置的组分及温度。这样，在计算低速流场时，就避免了处理化学反应源项引起的数值计算过程中的方程刚性问题，也减少了组分方程的数量。计算结果表明，这种方法的计算结果比EBU模型的计算结果更好的反应了物质热解离的情况。     

格子Boltzmann方法模拟层流对冲预混火焰

运用格子Boltzmann方法对气体燃烧进行了模拟,其中包括了对流、扩散和反应等过程．在模拟中假设化学反应对流场没有影响,因而流场、温度场和组分场没有相互耦合,可以分别用LB方程进行求解．选择层流对冲火焰作为对燃烧的基础计算模拟．该模型的几何特征是有两个相对的相同燃烧喷口喷出燃料与空气的混合气体,而形成稳定的流场．计算结果与传统的Navier—Stokes方法计算得到的结果进行了对比,结果能够较好地吻合,说明格子Boltzmann方法可以对燃烧进行模拟．     

尿素SCR-NOx催化器流动、还原剂喷雾及表面化学反应三维数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)耦合化学反应动力学的方法,建立了尿素水溶液喷射、热解以及催化剂表面化学反应整个尾气后处理过程的柴油机SCR-NOx催化器三维数值模型,在验证还原剂喷雾模型的基础上,对一实际柴油机SCR-NOx全尺寸催化器进行了全过程的三维数值模拟,给出了催化器的流场、温度场和浓度场的分布规律,并研究不同发动机负荷下催化器性能的变化,数值模拟计算的结果与发动机台架试验结果取得了较好的吻合。研究结果对指导柴油机SCR催化器的设计有参考价值。     

燃气轮机燃烧室燃烧流场的数值计算

对某型燃气轮机燃烧室的燃烧流场运用FLUENT软件进行了数值模拟.在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型、"简单化学反应系统"模型和"快速化学反应"假设,用SIMPLE算法进行压力一速度耦合求解,分析了不同负荷情况对燃烧效率、出口平均温度、过量空气系数及火焰长度的影响.计算结果能够很好地反映燃烧室燃烧流动的特点,对预测燃烧室内的燃烧流动及燃烧室的优化有一定参考价值.     

KIVA程序在固体火箭发动机内流场数值模拟中的应用

本文以ＫＩＶＡ程序为研究起点，结合固体火箭发动机燃烧室内流场的特点，新增了边界种类和推进剂燃烧反应模型，用非正交的计算网格实现了对推进剂燃面的动态跟踪，采用ＡＬＥ法求解气相流场。算例为三维短管型装药的燃烧室内轴对称可压流场。数值模拟的结果揭示了燃烧室内瞬态流动的细节，为固体火箭发动机的跨音速内流场仿真提供了一个直接求解的新思路     

PaSR湍流燃烧模型对典型湍流射流火焰的数值模拟

采用PaSR湍流燃烧模型对湍流燃烧研究中典型的甲烷湍流射流火焰进行了数值模拟.计算采用简化的化学反应机理,并将计算得到的平均温度场、速度场和各组分的分布与相应的权威实验数据进行了对比.对反应系统中流动和燃烧的不同时间尺度以及二者之间的关系作了探讨.计算结果表明,PaSR模型能够很好地模拟燃烧过程中流场和组分的变化.在火...     

三种κ-ε模型模拟混流式水轮机转轮叶片湍流场差异性比较

为比较Standardκ-ε模型、RNGκ-ε模型、Realizableκ-ε模型用于水轮机数值模拟时的异同,采用三种κ-ε模型对不同工况下带有副叶片的混流式水轮机转轮进行了三维定常湍流数值模拟,流场求解使用分离式解法,压力场求解使用SIMPLEC算法。结果表明,三种κ-ε模型用于水轮机的数值模拟具有一定的准确性和适用性,在相同模拟条件下都可得出与实际流态大致吻合的结果,但在计算量、捕捉流动细节及计算精度等方面存在差异,可为水轮机数值模拟研究中κ-ε模型的选择提供参考和依据。     

汽油车三效催化转化器反应流的数值模拟

建立了三效催化转化器载体单个孔道内的二维流场模型，并且加入了详细化学反应机理，该机理考虑了8种气体组分和23种表面物质，共有61个基元反应。用计算流体力学软件对反应流进行了数值模拟，得到转化率随温度的变化情况，与试验值吻合良好。并且对模拟得到的气体组分的质量分数分布图进行了分析，得到了流场与催化剂表面化学性质之间的关系，对如何提高三效催化转化器转化率具有重要的参考价值。     

甲烷/空气湍流射流扩散火焰的化学动力学模拟

利用几率密度函数方法求解标量场及用统计矩方法求解流场相结合的手段，对甲烷／空气湍流射流扩散火焰结构进行了计算模拟，其中，考虑了从简化到详细的三种不同规模的甲烷氧化反应动力学机理．计算结果与已有的实验结果进行了比较和分析，表明该模型可以很好地预测流场变化．在预测主要组分和温度时，三种机理具有相同的效果，在预测小浓度组分时，详细机理具有更好的效果．此外，简化机理能够极大地缩短计算时间，因而在工程应用中有着巨大的潜力．     

湿度对HAT循环燃烧室旋流扩散燃烧特性的影响

为研究湿度对燃烧特性的影响,采用湍流雷诺应力模型和层流小火焰模型,对湿空气透平(HAT)循环燃气轮机带有旋流器的燃烧室内甲烷扩散燃烧过程进行了数值模拟对比了在4种不同空气含湿量(0、100、200、300g／kg(DA))情况下的燃烧室内部温度场、速度场以及NO组分分布的情况,分析了湿度对HAT循环燃烧室扩散燃烧特性的影响结果表明,加湿降低了整个燃烧室的温度,并使其内部温度分布更加均匀;加湿使燃烧室的NO浓度大大降低;加湿减小了回流区长度。     

带入口旋流器的文丘利油燃烧器出口热态流场的数值模拟

针对带入口旋流器的新型文丘利油燃烧器出口流动燃烧的特点，建立了相应的数学物理模型和数值算法。在数值模拟一、二次风道内部流动及出口等温流场的基础上，对新型油燃烧器出口的热态流场进行了数值模拟，并与未装设入口旋流器的文丘利油燃烧器出口冷热态模拟结果进行了对比分析。模拟结果为该型油燃烧器的进一步改进设计、运行及布置提供了重要依据。图9表1参10     

等离子发生器中空气流场的数值分析

用等效的内部加热区代替产生欧姆热的电弧，对等离子发生器内的层流流场进行了数值模拟，分析了进气预旋角，进口气流总压和喷嘴气流压缩角对电极斑点附近的电极表面温度的影响，讨论了电极烧蚀之后电极表面温度的变化，通过对数值模拟结果的分析，提出了等离子发生器的结构设计和电极冷却方式的合理建议。     

运行参数对喷雾干燥烟气脱硫效率影响的数值模拟

以计算流体力学为基础,结合浆滴脱硫的双膜模型,以Euler/Lagrange方法建立了喷雾干燥烟气脱硫的数值计算模型及程序,在较广的参数变化范围内,模拟结果与Hill和Zank的试验数据符合较好;同时对影响脱硫效率的运行参数如雾化浆滴粒径、出口饱和温距、入口SO2浓度和钙硫摩尔比进行了模拟。相对于常用的一维平推流模型,能够方便地跟踪单个浆滴的运动轨迹及脱硫和蒸发经历,直观的显示出整个反应器内的流场、温度场及组分的空间分布。     

大加速度场中层流扩散火焰流场的数值计算

通过对大加速度场中层流燃烧室流场的数值计算,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型,对控制方程组进行离散,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序。在调试成功的程序上对甲烷和空气在大加速度场中的扩散燃烧过程进行了数值模拟。计算结果表明,沿燃烧室轴线方向的均匀大加速度场会对扩散火焰的速度场和温度场等产生明显影响。一方面使得燃料与空气的扩散混合过程得到强化,扩散火焰的形状变短变粗,火焰面温度升高．因而能够提高其燃烧速度;另一方面,由于浮力作用驱动高温气流的流动方向与燃料射流的方向相反,将形成一种不稳定的流场结构,并同时诱发燃烧过程的不稳定。     

考虑变比热的冷却涡轮弯曲叶栅流场的数值模拟

对采用弯曲叶片的某型高压涡轮导向器有／无冷气喷射时的栅内流场进行了数值模拟。应用了以冷气源项反映冷气掺混影响的三维变比热计算方法。结果表明,弯曲叶栅内的冷气喷射导致了马赫数和温度的变化;叶片表面和端壁得到有效的低温保护;在相同冷气流量下,压力面附近温度降低较吸力面明显,冷却气膜的作用也更为有效;栅内二次流对冷气分布有影响。     

Numerical simulation model for predicting air quality along urban main roads: First report,development of atmospheric diffusion model

A simulation model for predicting air quality along urban main roads is being studied. The objective of the model is to predict the effects on air quality of various road-related parameters such as configurations of roads and surrounding buildings as well as traffic flow, chemical reactions, and other related phenomena. In this paper, the development of an atmospheric diffusion model, which will be the platform of the whole simulation model, is reported. A new concentration diffusion coefficient model is proposed, in which the effect of vehicle wind is taken into account. By comparing with field experiments in which the diffusing tracer gas concentration was measured in a real street canyon, the validity of the simulation model is verified. Also, the new diffusion coefficient model is found to be capable of improving predictive accuracy of air quality around a street canyon. © 1998 Scripta Technica, Heat Trans Jpn Res, 27(7): 483–496, 1998     

600MW超超临界墙式切圆锅炉燃烧过程数值模拟

借助计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型.对一台600 MW超超临界墙式布置切圆燃烧锅炉进行数值模拟,着重研究了墙式切圆锅炉炉内空气动力场,温度场,组分场和不同SOFA(分离燃尽风)风率对墙式切圆燃烧锅炉NOx生成及烟气成分特性的影响.结果表明:炉内切圆形成完整,妒内充满度较好,但切圆形成过大,近壁面温度过...     

三维紊流燃烧室流场的数值计算

运用圆柱从标系对单管回流燃烧室进行了数值模拟。紊流粘度模型采用k-ε双方程紊流模型来估算紊流粘度,燃烧模型采用EBU旋涡破碎燃烧模型来估算化学反应速度,热辐射模型采用比较简单的DTRM模型来计算热辐射量。计算结果能比较准确地反映燃烧室流场的流动状态,同时也为复杂形状的燃烧室造型提供了方法。     

Simulation of a shock tube with a small exit nozzle

Shock tubes are frequently used to rapidly heat up reaction mixtures to study chemical reaction mechanisms and kinetics in the field of combustion chemistry [1]. In the present work, the flow field inside a shock tube with a small nozzle in the end plate has been investigated to support the analysis of reacting chemical mixtures with an attached mass spectrometer and to clarify whether the usual assumptions for the flow field and the related thermodynamics are fulfilled. In the present work, the details of the flow physics inside the tube and the flow out of the nozzle in the end plate have been investigated. Due to the large differences in the typical length scales and the large pressure ratios of this special device, a very strong numerical stiffness prevails during the simulation process. Second-order ROE numerical schemes have been employed to simulate the flow field inside the shock tube. The simulations were performed with the commercial code ANSYS Fluent [2]. Axial-symmetric boundary conditions are employed to reduce the consumption of CPU time. A density-based transient scheme has been used and validated in terms of accuracy and efficiency. The simulation results for pressure and density are compared with analytical solutions. Numerical results show that a density-based numerical scheme performs better when dealing with shock-tube problems [5]. The flow field near the nozzle is studied in detail, and the effects of the nozzle to pressure and temperature variations inside the tube are investigated. The results show that this special shock-tube setup can be used to study high-temperature gas-phase chemical reactions with reasonable accuracy.