基于MMC模型的稀疏拉格朗日模擬研究.pdf

1、湍流燃燒過程廣泛地存在于燃氣輪機、內(nèi)燃機中。由于燃燒過程在很大程度上控制著燃料的消耗和污染物的排放，有關(guān)燃燒過程的研究依然是能源和環(huán)境研究中的重點。燃燒設(shè)備中燃燒主要以湍流燃燒的形式出現(xiàn)，因而對湍流燃燒控制問題的研究具有重要意義。
　　湍流燃燒的數(shù)值模擬是研究燃燒問題的重要手段之一。將LES與PDF方法結(jié)合起來發(fā)展的LES/PDF方法，即使用LES求解速度場同時由PDF方法求解標量場的耦合方法來計算湍流燃燒問題，該方法兼具LES和

2、PDF方法的優(yōu)點而成為近年的研究熱點。
　　大渦模擬(LES)方法可以直接求解湍流的大尺度信息，而小尺度信息由亞格子模型?；?，但此時過濾后的組分方程中，化學反應(yīng)源項仍需燃燒模型進行?；?。該方法以其遠小于DNS方法的計算量和高于RANS的精度得到了廣泛應(yīng)用。
　　PDF方法通過求解PDF輸運方程來獲知湍流場中物理量的單點單時間統(tǒng)計信息。對于湍流燃燒問題，出現(xiàn)在PDF輸運方程中的化學反應(yīng)源項是封閉的，不存在任何假設(shè)。因此PDF方

3、法是相對通用的湍流燃燒模型，能夠模擬任意詳細的化學動力學過程。
　　但傳統(tǒng)的PDF方法使用密集顆粒的拉格朗日模擬求解，計算量仍然巨大，不利于使用。發(fā)展基于MMC模型（多維條件映射模型）的稀疏拉格朗日模擬，可大幅降低PDF方法的計算量。但MMC模型中使用的參考空間特征尺度的選取還沒有合適的準則，導(dǎo)致其使用受到限制。
　　根據(jù)MMC模型對標量梯度較大的剪切層作用較為明顯的特性，同時考慮顆粒數(shù)密度變化帶來的影響，本文據(jù)此提出一個稀