應(yīng)用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和多分量輸運(yùn)屬性的湍流射流擴(kuò)散火焰模擬研究.pdf

1、本文采用數(shù)值模擬技術(shù)研究湍流射流擴(kuò)散火焰。包括三個(gè)方面的工作：湍流射流擴(kuò)散火焰的一維湍流(ODT)模擬，湍流射流擴(kuò)散火焰的變密度一維湍流(VDODT)模擬，及ODT作為亞尺度模型和大渦模擬(LES)的耦合。討論中涉及到了多方面的燃燒物理現(xiàn)象，如不同的擴(kuò)散效應(yīng)，氮氧化物的排放特性，局部熄火和再燃現(xiàn)象等。 針對(duì)美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室TNF工作組測(cè)量的湍流射流擴(kuò)散火焰H3，采用詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，基于多分量擴(kuò)散屬性，進(jìn)行了ODT數(shù)

2、值模擬。通過(guò)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，詳細(xì)的驗(yàn)證了模擬的精度及模型的有效性。結(jié)果顯示出，程序能夠生成合理的湍流火焰結(jié)構(gòu)，精確預(yù)測(cè)了湍流火焰長(zhǎng)度。對(duì)溫度場(chǎng)及主要組分的模擬結(jié)果能夠較好的符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于NO的生成進(jìn)行了預(yù)測(cè)。討論了不同的擴(kuò)散效應(yīng)。詳細(xì)的研究了局部熄火和再燃現(xiàn)象。在固定Re數(shù)為10000的情況下，對(duì)兩個(gè)具有不同全局混合速率的火焰進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示出熄火現(xiàn)象主要發(fā)生在近噴口區(qū)域。隨著全局混合速率的增加，局部熄火的區(qū)域也隨之增加。

3、在熄火區(qū)域，主要污染物NO迅速減少。熄火是一個(gè)快速的過(guò)程，而與之相對(duì)應(yīng)的再燃過(guò)程則較為緩慢。以上研究充分顯示出一維湍流作為一個(gè)獨(dú)立的模型，能夠細(xì)致的求解湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合作用。 將VDODT模型應(yīng)用到了湍流射流擴(kuò)散火焰的數(shù)值模擬過(guò)程中。通過(guò)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比顯示出模型具有較高的模擬精度。通過(guò)和ODT模型的對(duì)比，揭示了二者模擬結(jié)果的差異。 在不可壓Navier-Stokes方程的框架下，實(shí)現(xiàn)了ODT和LES的耦合。通過(guò)和K