柴油机缸内辐射换热三维数值模拟

为了在自主开发的通用流体力学数值模拟软件GTEA上进行柴油机缸内辐射换热三维数值模拟,假设柴油机缸内气体为漫灰介质,基于非结构有限体积法(UFVM),研究了空间的非散射性辐射问题以及辐射换热三维数值计算方法。对六面体、圆柱体进行辐射换热数值方法验证,分析了不同的网格离散和立体角离散对计算结果的影响,并用此方法研究了TBD620型柴油机ω型燃烧室的辐射换热。结果表明:数值结果与精确解和文献中方法的结果吻合较好;当网格离散和立体角离散满足一定的对应关系时,才能得到更精确的计算结果;燃烧室中工质的吸收系数和温度对缸壁的热流量有一定的影响。     

离散坐标法及其在加热炉中的应用

阐述了含吸收散射性介质三维空腔内辐射传递方程的离散坐标解法.讨论了假散射和射线效应对解精度的影响.对三维矩形炉膛内辐射传递过程进行了数值模拟,并与区域法进行了比较.结果表明,离散坐标法具有较好的精度,是辐射传递过程数值模拟的一种较好的方法,并将它应用于加热炉中钢坯的加热,得到了较好的结果.     

燃烧过程中气体辐射特性分析

水蒸气、二氧化碳和一氧化碳是燃烧过程中的气体生成物,对燃烧系统内的辐射换热有重要影响。比较2个窄谱带数据库参数,即SoufianiTaine数据库和RiviereSoufiani数据库,针对参与性气体的非灰辐射特性,采用统计窄谱带模型考察水蒸气、二氧化碳和一氧化碳3种气体的光谱透射率。结果表明,基于RiviereSoufiani数据库的计算结果与逐线法基准解吻合较好,SoufianiTaine数据库偏差较大。引入离散坐标法,利用2个窄谱带数据库和统计窄谱带关联K模型,研究一维、二维和三维火焰的辐射换热情况,比较发现,采用2个数据库所得的辐射热流和辐射密度差别不大,仅在温度跃变处相差较大。     

新热流法计算矩形空腔内的纯辐射换热

采用新热流法计算了三维矩形空腔内参与性介质的纯辐射换热问题.新热流方程采用有限体积法进行离散并求解,比热流参数采用Monte-Carlo法计算.计算结果与区域法、热流法做了对比.对比结果表明,新热流法计算精度较好,是辐射传热过程数值模拟的一种优秀方法.     

贴体坐标系下复杂形体介质内辐射传递研究

为了解决复杂几何形体介质辐射传递的求解问题，推导了贴体坐标系下有限体积法的计算公式，编制了计算程序，并与射线踪迹法、离散坐标法及其他方法进行了比较，结果表明，该方法计算结果准确．以椭圆柱腔体内辐射传递为例，研究了衰减系数对温度场的影响，衰减系数较小时，随衰减系数的增加，对温度场的影响也增加；考察了各向同性散射及各向异性散射条件下，反照率等对壁面热流的影响，对于各向异性散射，衰减系数较大时，反照率对于壁面热流的影响较大．     

大口径光学透镜瞬态温度场模拟

为考察热辐射效应对光学元件稳、瞬态温度场的影响,给出了考虑辐射和导热耦合换热情况下复杂几何结构光学透镜稳、瞬态热特性的适体坐标下离散坐标法.对喷管形和圆柱形介质进行计算并与其他方法比较表明,建立的适体坐标系下辐射与导热耦合换热计算方法精度较好.对两端为球缺中间为圆柱的大口径透镜内的辐射与导热耦合换热过程进行了数值模拟.计算结果表明,为了精确地预测半透明介质如透镜内的温度分布,应该考虑辐射与导热耦合作用,且应当考虑介质的光谱特性.     

离散格式对辐射换热有限体积法精度的影响

采用有限体积法计算了轴对称圆柱形介质以及立方体简化炉膛内的辐射传输问题,计算结果与离散传递法、蒙特卡洛法的结果相吻合.重点分析了不同网格离散划分方法(FVM1,FVM2和FVM3)对温度场、投射热流、净热流分布等计算精度的影响,同时考察了不同的角度离散格式(天顶角均匀划分法FA1,天顶角余弦均匀划分法FA2和圆周角4n式划分法FA3)与计算精度的关系.结果表明,采用FA3划分方案得到的计算结果较精确,而FA1和FA2方案结果误差较大,因此建议采用FA3方案进行角度离散.     

大型管式加热炉燃烧传热CFD数值模拟

为了研究大型管式加热炉内部流动、传热和传质情况,采用计算流体力学的方法对石化行业中广泛应用的大型加热炉炉膛内部进行了数值模拟,用标准的k-ε湍流模型描述烟气湍流情况,非绝热的简化PDF燃烧模型计算了燃烧情况,离散坐标辐射传热模型对炉膛内辐射传热状况进行模拟。计算结果和工业运行数据吻合较好,模拟计算结果为大型加热炉优化设计提供了理论指导。     

粘弹性三维轴辐射无限元

提出粘弹性三维轴辐射8结点无限元模型,以坐标系的z轴为极轴,以圆柱面为人工边界,用边界点的坐标和位移表示无限元内部任意点的坐标和位移。坐标映射函数和位移函数简单明了,能够方便地反映无限域内位移场的衰减特点。推导了轴辐射无限元的辐射阻尼矩阵。该模型能较好地模拟成层无限弹性体的弹性恢复力和辐射阻尼,数值计算时只需对边界进行无限元的单元划分,无需基本解。算例结果表明,文中方法具有良好的精度。     

高温介质短管耦合换热中的热流分布与辐射作用

通过数值模拟短管内常物性高温介质的辐射与对流耦合换热，研究了壁面热流及介质内的热流分布特征，考察了介质辐射作用对热流分布的影响，管内流动为层流正在发展流，介质为吸收发射性灰介质，换热与流动同时发展，采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的辐射传递方程，以获得辐射换热项，并将该项作为耦合换热能量方程的源项处理，采用控制容积法离散能量方程和N－S方程，并用SIMPLEC算法进行失代求解，结果表明，高温介质辐射不仅对壁面热流和局面努谢尔数分布有重要影响，而且使介质内径向热流分布发生较大改变。     

F级燃气轮机环形燃烧室设计方法的研究

采用总压恢复系数方法并结合数值模拟验证,进行了F级重型燃气轮机环形燃烧室的设计计算。根据燃烧室设计参数完成了环形燃烧室的总体设计方案,以及旋流器和火焰筒等部件的设计方案。采用数值模拟对设计完成的燃烧室进行性能分析,得出最优的值班燃料入口和预混燃料入口的旋流速度设定。在最优的入口旋流设定下,环形燃烧室内部流场能够形成两个旋转方向相反的回流区,保证了燃烧的稳定。此时燃烧室内的温度场、速度场和气体组成分布均能满足燃烧室的设计要求。     

Design and heat transfer analysis of a compound multi-layer insulations for use in high temperature cylinder thermal protection systems

Thermal protection systems are very essential for high temperature thermal conductivity measurement system to reduce the heat loss to environment at the range of 600–1800 K. A compound multi-layer insulations structure which composed of inner carbon fibrous materials and outer alternately arranged alumina fibrous materials and high reflectivity foils is proposed for use in high temperature cylinder thermal protection systems. A coupled conductive and radiation governing equations is presented for heat transfer analysis of the structure. The finite volume method and the discrete ordinate method are used to solve the governing equations. The optimization structure of the compound multi-layer insulations is investigated by considering the pressure of the gas, the density of the carbon fibrous materials, the density of the alumina fibrous materials, the number of reflective foil layers and the emissivity of reflective foils. The results show that the compound structure has the best thermal insulation performance when the pressure of the gas is below 0.01 k Pa, the density of carbon fibrous materials is 180 kg m~(-3), the density of alumina fibrous materials is 256 kg m~(-3) and the number of reflective foil layers is 39. In addition, the thermal insulation performance is much better when the emissivity of reflective foils is lower.     

一种车用燃油加热器燃烧器的流场数值分析

由数值计算分析知：切向进气孔所产生的旋流对锥盖内表面形成冲刷,并影响一级燃烧室内部三层进气孔的进气,其旋流影响贯穿整个燃烧室.一级燃烧室的第一层进气孔所进气流在其燃烧室轴心碰撞翻转,形成锥盖内腔绕轴线分布的轴向涡流,从而加强了锥盖内表面的冲刷卷吸流动.而在一级燃烧室锥形缩口处,因进气分流孔的分流作用,使二级燃烧室的前端形成若干小旋涡,这些小旋涡与锥形缩口处的大旋涡并存,使燃烧室边缘区域的混合得到了强化.锥盖形燃烧器能减少流动死区,有利于油气的充分混合燃烧,从而减少积炭的生成.计算结果与样机试验数据基本吻合.     

基于二维S_N方法的岭澳核电站首启堆源量程探测器响应计算分析

采用基于离散纵标方法 (SN)的二维输运程序DORT,对岭澳二期核电站首次启堆情况下的源量程探测器计数进行计算,并对计算过程中会影响结果精度的各种参数进行比较分析;同时将计算结果与岭澳二期核电站实测值进行比较,结果表明:优化模型计算值与测量值之比为1.028±0.050。为后续核电站设计中计算首启堆情况下源量程探测器计数提供借鉴。     

多孔介质微燃烧器预混燃烧的数值研究

开发了带有回热夹层的多孔介质微燃烧嚣,对其预混燃烧性能进行了数值模拟,研究了燃烧功率和过量空气系数对微燃烧器的出口尾气温度、燃烧效率、壁面温度和热损失率的影响.结果表明:在较宽的燃烧范围内,微燃烧器具有较高的燃烧效率和较低的热损失率,而且随着燃烧热功率和过量空气系数的增大,微燃烧器的外壁面温度和热损失率反而减小;多孔介质微燃烧器的最佳燃烧功率为200 w,最佳的过量空气系数范围为2.5相似文献   

平面非规则域内非线性边值问题稳态温度场分析

采用边界离散方法对具有辐射换热边界的平面非规则域内稳态温度场进行了分析,得到了级数形式的解。进一步指出,边界离散方法示中以解决某些可分离变量的非正交问题,而且可以解决某些非生边值问题。     

Analysis of cooling effectiveness for heat flux based on reference enthalpy

In order to quickly and accurately compute the wall temperature distribution along the combustor axial line, a method to compute the temperature field of combustion chamber with active regeneratively cooling was presented. On the condition of nonstationary wall temperature, the one-dimensional cooling model based on reference enthalpy was established, and the distribution of the wall heat flux and the wall temperature along the combustor axial line were obtained at different mach numbers by using the heat transfer empirical equation. For the existing two types of cooling system structure, the cooling effectiveness of which was investigated through the presented method. And the satisfactory results obtained show the validity of the method.