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。     

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。     

二维湍流扩散火焰的计算机模拟

在二维直角坐标系下,开发了包括湍流流动的K—ε双方程模型、燃烧反应的混合分数f和湍流燃烧浓度波动g方程的湍流燃烧扩散火焰的K—ε—g数学模型。用该模型模拟计算了给定条件的燃烧过程。在不考虑辐射作用条件下,给出了燃烧过程气体的速度场、温度场和浓度场的分布,并且得到了燃烧火焰的形状。     

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。     

氧含量对高温燃烧过程的影响研究

应用湍流扩散燃烧火焰模型，研究了氧含量对高温燃烧过程的影响，计算表明，燃烧过程中，随着氧含量的增加燃烧室内温度差增加，在低氧含量燃烧时，燃烧室内温度较均匀，温度梯度很小，满足高温低氧燃烧的条件，为进一步研究高温燃烧过程中氧化物NOx的生成提供依据。     

鼓泡流态化燃烧气固流态与NOx浓度的关系规律

针对在流化床中密相区的气固流动行为与污染物NOx之间关系规律和影响机制的问题,本文借助鼓泡流化床反应器,研究了准东煤和柏木在不同床内温度、流化风速和给料速率条件下燃烧时烟气中NOx的浓度,并利用功率谱密度分析法分析了流化床内气固流态.结果 表明,随着温度的升高,床内流化气体密度降低,使得床内截面气速增加,鼓泡流态化更加...     

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.     

弱分层湍流输运特性的统计分析

采用大涡模拟(LES)方法对弱分层湍流进行了数值模拟研究,针对弱分层湍流的统计特性、垂向热通量、流场的各向异性特征进行了分析,得到如下主要结论:弱分层条件对湍流强度有微弱的抑制作用,温度脉动较速度脉动的演化有明显滞后现象;脉动强度和垂向热通量沿流向呈明显的衰减规律;温度作为主动标量或被动标量考虑时对湍流的统计特性无明显影响.     

等离子点火器三维燃烧流场的大涡模拟

针对等离子点火器的三维燃烧流场进行了大涡模拟．对亚格子项采用Smagorinsky-Lilly模式,湍流燃烧采用涡耗散模型,压力-速度耦合采用SIMPLE算法,空间离散采用中心差分格式,时间离散采用二阶精度的隐式差分格式．得到了燃烧反应流特性参数的分布、湍流燃烧的瞬态发展变化过程以及在拟序结果影响下燃烧的特征．大涡模拟结果表明,复杂的漩涡结构与化学反应的相互作用控制和强化了燃烧过程;在燃烧的充分发展阶段,大涡模拟能更好地反映流场的各项异性和合理的湍流统计物理量的分布,描述了湍流拟序结构对湍流燃烧的影响。     

高炉回旋区数学模型研究

在高炉回旋区内部，焦碳颗粒与空气发生剧烈反应，产生煤气的温度场、压力场、浓度场分布将直接影响到高炉的冶炼状况。基于多相流理论，全面的考虑气体的湍流、能量、组分、焦碳与空气的化学反应以及焦碳颗粒的时间经历效应，建立了描述回旋区湍流特性的数学模型。利用该数学模型对高炉回旋区气流场进行了数值模拟，为高炉回旋区的研究提供新的理论基础。     

径向射流紊动特性分析

在应用Realizablek-ε模型对静水环境中径向射流数值模拟的基础上,对其紊动特性进行分析,得到了各种等值线的平面分布图、射流中心线上紊动强度、紊动能及其耗散率的沿程衰减情况,并给出相应的拟合关系式,对各断面的紊动强度、紊动能及其耗散率、雷诺切应力进行分析发现其值在距离出口处一定距离后表现出较强的自相似性,均是从中心向两侧先增大后减小而后达到一个较小的稳定值,与平面射流及圆形射流紊动结构变化规律相似,但它们的最大值均大于后两者的最大值,说明其紊动更加剧烈,对废水有更好的稀释效果.     

静电除尘器中紊流掺混系数的研究

本文从理论上推导了紊流掺混系数的表达式,很巧妙地把电风的影响引入到紊流掺混系数中,并且通过实验给予了验证。     

对称翼型近场尾流中湍流切应力和湍流动能间的相关

本文概述了用热线风速仪测量 NACA63-012对称翼型近场尾流及后缘边界层湍流特性的情况,并对实验结果进行了分析、讨论。文中着重探讨了近场尾流中雷诺切应力和湍流动能的分布规律,并对两者进行了关联。     

紊流脉动对生物膜理化性质的影响

在实际紊流中同时存在时均流速和脉动流速,为仅研究紊流脉动流速对生物膜理化性质的影响,设计时均流速为零、仅存在脉动流速的振动格栅生物膜反应器;采用粒子图像测速(PIV)技术测定反应器在5个格栅振动频率下的二维紊流流速场,并计算载片处的有效紊流强度;针对不同的紊流脉动速度,对振动格栅反应器中生物膜的生物量、厚度、密度和其胞外聚合物(EPS)的组成成分进行测定与分析。结果表明:改变紊流脉动流速会使生物膜的理化性质发生变化,随着紊流脉动流速的增大,生物膜生物量和厚度先增加后减小,且均在有效紊流强度为1.92 cm/s时达到最大值;生物膜密度和EPS中蛋白质、多糖的质量分数却随紊流脉动流速的增大而增大,且蛋白质和多糖在紧密结合型EPS(TB-EPS)中的质量分数多于在松散结合型EPS(LB-EPS)中,而无论在LB-EPS、TB-EPS还是总-EPS中蛋白质的质量分数均多于多糖。研究成果可为生物膜反应器的设计与运行优化提供理论参考。     

实用圆管紊流流速分布的实验研究

以实验的方法,分析研究了实用工业圆管紊流时的流速分布。对不同的流体在多种管径下用不同的方法进行实验,验证了文献[1]、[2]中理论流速分布公式的正确性,所得结论为实用工业圆管的流量测量提供了实验基础。     

低湍流度时尾流湍流切应力和湍流动能的相关

简述了在性能优良、湍流度极低（０．０２％）的西北工业大学低湍流度风洞中用热线风速仪测量翼型近场尾流及边界层速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况，并着重讨论了极低湍流度下近场尾流中湍流切应力和湍流动能间的相关特性，表明相关值明显不同于常规湍流度的结果。     

湍流工况水润滑导轴承流场分析及承载能力计算

给出湍流工况下水润滑导轴承流场分析的基本方程及其特殊边界条件,并利用有限差分法进行数值求解,得到了轴承中速度分布和压力分布规律,进而求出轴承的承载能力。     

表面活性剂减阻水溶液在紊流边界层中的流动结构

为揭示表面活性剂减阻水溶液在边界层中的减阻力学特性,使用二维激光多普勒测速仪（LDV）对十六烷基三甲基溴化铵和伴随盐水杨酸钠的减阻水溶液在零压梯度紊流平板边界层中的流动结构进行实验研究。结果发现,与水流相比,减阻水溶液的主流方向脉动强度峰值出现位置远离壁面,在靠近边界层中部,出现第二峰值,并处于非“剪切诱导状态（SIS）”;雷诺应力的象限构成中,上喷流（Ejection）和下扫流（Sweep）的贡献明显被抑制以致使雷诺应力沿整个边界层内部基本为零;在主流速度脉动能谱中,低频运动强度大于水流,而高频运动强度低于水流。结果说明表面活性剂减阻水溶液具有降低紊流脉动各个成分相关度、提高流动结构尺度的作用。     

浅水流动环境中垂向缝隙射流的数值模拟

为探求浅水流动环境中缝隙射流的流动规律,提出射流的影响范围公式与流动转变条件.应用体积率（VOF）方法跟踪处理自由水面,利用重组化群（RNG）紊动动能-紊动耗散率（k-ε）模型,对浅水流动环境中垂向缝隙射流进行数值模拟.研究流速分布和自由水面位置,对比数值模拟与物理模型试验结果,分析流动转变条件.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,射流出口断面垂向流速分布符合半无限域中射流流速的衰减规律,流速场分布及自由水面位置在小流速比、临界流速比及大流速比下存在不同特性,自由水面隆起高度和流速比、水深比有关,射流对上游的影响距离随流速比增大而增大.     

用K-ε紊流模式预测几种典型的分离流动

本文采用K-ε模式和SIMPLER算法,对平面和轴对称的绕障碍物的分离流动进行了数值模拟,其中平面情况与有关试验资料进行了对比分析。并从理论上对分离区的紊动特性进行了分析讨论。为了改善数值模拟的结果,对标准K-ε模式中的常数作了适当的修正。在计算方法、边界条件处理等方面,采用了一些新的设想和方法。