液雾燃烧的全欧拉模型数值模拟

发展了模拟稀疏液雾燃烧过程的全欧拉模型,除了气相各守恒方程在欧拉坐标系下求解外,液雾相的质量变化、温度变化以及运动过程也是由欧拉坐标系下的守恒方程描述,气相和液雾相可以采用统一的数值求解方法。液雾相按照初始尺寸分组,每一组液雾相均由一组守恒方程描述,通过求解液雾相的数密度方程,可以得到欧拉坐标系下各网格点处某一组液雾相的液滴的质量和温度。     

湍流分层射流火焰的直接数值模拟

使用直接数值模拟和详细化学反应机理研究了三维甲烷/空气湍流分层射流火焰．火焰呈V形,由稳燃棒进行稳燃．分析了不同流向位置处的火焰分层现象,在上游出现了前支撑火焰,下游出现了后支撑火焰．下游火焰的燃烧强度大于上游火焰的．通过对火焰结构的进一步分析,发现前支撑燃烧向后支撑燃烧的转变与H2基团在产物侧的积累有关．同时,后支撑火焰中出现了H2基团的优先输运现象,这增强了预热区的化学反应强度,从而增强了燃烧强度．对火焰位移速度与切向应变率的联合分布的分析表明,较小的切向应变率对应较大的位移速度．与下游相比,上游负火焰位移速度的概率较大,这是由较大的正切向应变率造成的．     

弱剪切平面湍流射流的直接数值模拟

采用直接数值模拟方法研究了弱剪切平面湍流射流的涡量场。其中“弱剪切”是指射流出口速度与伴随流速度的大小在同一数量级(文中为2：1)。计算结果精确捕捉到了大涡卷起、两涡配对及特殊的三涡合并现象。纵向速度U的平均分布与实验值符合得很好。由于涡量场关于射流轴线的完全对称性，雷诺应力的分布较为特殊。图6参8     

甲醇-柴油混合燃料燃烧的数值模拟

本文根据柴油机燃烧过程的数学模型,将Chemkin中甲醇燃烧动力学反应机理导入Fluent软件中,对各种比例下的甲醇柴油微乳液进行了燃烧模拟计算,并用S195柴油机在台架上对计算值进行测试验证。结果表明:数值模拟的方法可靠。在不改动柴油机结构的情况下,甲醇含量影响燃烧效果,低甲醇含量可以提高燃烧效率,高甲醇含量降低燃烧效率,甲醇含量为10%时最佳。     

预混合燃烧过程的数值模拟研究

对预混合燃烧降低碳烟形成的机理进行了数值模拟,并与仅有主喷射的燃烧过程的数值模拟计算结果进行对比,结果证明采用预混合燃烧确能降低柴油机碳烟形成。     

液体燃料高温低氧燃烧的数值模拟研究

结合一种新型的高温低氧燃烧炉的设计，对液体燃料的高温低氧燃烧进行了数值模拟．利用Fluent软件，考察了液体燃料在这一技术下的燃烧特性，并且给出了NOx排放特性．结果表明，高温低氧空气燃烧技术具有NOx排放极低，炉膛内温度分布均匀等优点．同时计算可知，回流阀所造成的回流区不仅能使火焰稳定，而且还能起到降低氧浓度的作用。     

不同散热条件下微燃烧的数值模拟

散热是影响微尺度燃烧器燃烧稳定性的重要因素之一.本实验通过在一个长40 mm、内径2 mm、外径4 mm的石英玻璃直圆管表面施加不同的外部吹风温度,控制其表面散热.研究4、107、756℃外部风温下,微燃烧器的工作性能,其中燃料混合气体流量为0.16、0.28、0.32 L/min.实验测得燃烧器壁面温度,结合数值模拟研究内部燃烧过程.计算结果显示,提高燃料流量或外部风温可以提升反应强度、抑制熄火.如在风温107℃时,燃料气体当量配比下,当流量由0.16 L/min上升到0.32 L/min时,峰值温度由1538 K上升到1620 K;在流量0.28 L/min时,燃料气体当量配比下,当外部风温由4℃上升到756℃时,峰值温度由1592 K上升到1731K.     

旋流燃烧室内甲烷湍流燃烧的数值模拟

为合理考虑湍流-复杂化学反应的相互作用,建立了甲烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数(PDF)模型.应用该模型对TECFLAM燃烧室内的甲烷湍流旋流燃烧进行了数值模拟,得到了与实验相符合的气体轴向、径向与切向速度、温度、温度脉动均方根值及甲烷、氧气、二氧化碳与水蒸气质量分数分布.得到的一氧化碳和氢气质量分数分布与实验基本符合.     

柴油机喷雾蒸发混合和燃烧的数值模拟

应用一个准维多区模型对柴油机喷雾的蒸发、混合和燃烧进行了数值模拟,提出了求解燃油蒸发过程的油滴直径瞬时变化的简单代数方程,考虑了碰壁对喷雾射流贯穿的影响。并对一台直喷式柴油机的燃烧过程进行了计算,计算结果与试验值符合较好。     

旋流燃烧室内丙烷湍流燃烧的数值模拟

提出并建立了丙烷湍流四步反应的温度脉动简化概率密度函数模型．应用该模型对旋流燃烧室内的丙烷湍流燃烧进行了数值模拟．计算中分别采用了Kiehne和Jones的两种丙烷四步反应机理．结果表明，基于Kiehne机理可得到与实验相符合的气体轴向与切向速度，轴向脉动速度均方根值和温度，以及氧气、二氧化碳、丙烷、一氧化碳与氢气体积分数的分布．     

关于喷雾流动蒸发燃烧的数值模拟研究

采用欧拉气相方程和拉格朗日液滴方程,同时耦合化学反应,对喷雾流动、蒸发、燃烧进行模拟,分析了喷雾液滴的分布、液滴贯穿距离、索特平均直径、放热率等。通过与试验结果的对比表明:计算能很好地预测蒸发和非蒸发喷雾的油滴贯穿距离以及燃料蒸气的贯穿距离;高温高压下喷雾的自燃着火,燃烧迅速扩散。对计算结果的分析表明:高温高压下容易产生二次破裂;在火焰前锋附近,局部放热量大,产生了预混燃烧,而喷雾液核区域的燃油燃烧是由湍流扩散控制的。     

单只文丘利油燃烧器出口气液两相流动与燃烧的数值模拟

针对选配文丘利型油燃烧器的燃油锅炉中液雾燃烧的特点,提出了一种数值模拟分析模型及处理方法,据此数值模拟了某单只文丘利油燃烧器出口的气液两相流动与燃烧,给出了流中的速度场,温度场以及浓度场的分布信息,这些结论可为该型燃烧油锅炉的进一步设计和运行以及燃烧室的布置提供有益的依据。     

电弧等离子体点火器湍流燃烧流场传热与流动数值模拟

对燃气轮机燃烧室电弧等离子体点火器内湍流燃烧流场,进行了传热与流动数值模拟。采用了RNGk-ε湍流模型、扩散燃烧模型和离散传播辐射DTRM模型。计算域包括点火器内的等离子体发生器和点火器主体。将计算结果与未考虑辐射的温度场和流场进行了比较。结果表明辐射模型对其温度场有影响,对速度场影响不大;在点火器出口处的径向温度分布是均匀的。     

湍流非预混射流火焰倾斜冲击壁面的直接数值模拟研究

采用直接数值模拟方法,选取17组分、73步简化的甲烷化学反应机理,对三维湍流平面甲烷射流火焰倾斜冲击壁面进行了研究.分析了相同湍流强度、不同Damk?hler数的两个算例.两个算例出现了不同程度的熄火,算例B的熄火现象比算例A更明显.同时,观察到当量混合分数等值面的凸起结构与火焰熄火现象存在一定关联.定量分析了火焰面平均曲率与熄火的相关性,发现在剪切流动中熄火区域的平均曲率大于燃烧区域的平均曲率;在壁面附近的熄火区域曲率的大小与壁面熄火模式相关．     

一维湍流预混火焰的数值模拟

建立湍流燃烧的“双流体”数学模型,用于一维湍流预混稳态火焰的描述,假定燃烧火焰由冷的反应物（预混气体）和热的生成物（燃烧产物）组成,它们既有各自的属性,又相互作用,进行热量,质量和动量的交换,采用Patankar和Spalding的Phoenics计算程序来求解该数学模型,成功地模拟了一维湍流参混火焰的压力场,密度场,速度场。     

OSKA燃烧系统喷雾撞壁混合的3维数值模拟

利用喷雾碰撞来形成可燃混合气的ＯＳＫＡ燃烧系统近年来受到了广泛重视。本以Ｎａｂｅｒ等人利用激光阴影摄影法拍摄定容室内喷雾近壁撞凸台壁面的试验为依据，对其模拟的ＯＳＫＡ系统的喷雾混合过程进行了３维数值模拟计算，并与试验结果进行了对比，两比较吻合。在此基础上探讨了ＯＳＫＡ系统中混合气形成的机理，力求找出该燃烧系统具有良好性能的原因。     

湍流燃烧NO生成反应率数值模拟的研究现状与进展

利用计算机数值计算来模拟氮氧化物的生成和优选降低氮氧化物的各种措施，已经受到广泛重视．如何建立合理而经济的数学模型，是其中的关键问题之一．本文从热NO和燃料NO两方面着重介绍了近年来湍流燃烧NO生成湍流反应率数学模型及数值模拟的研究现状及发展趋势，对模拟结果进行了分析，并给出了比较详细的模型方程及代数表达式，便于相关研究人员与工程技术人员参考．     

横射流预混燃烧的直接数值模拟研究

采用了直接数值模拟的方法对横射流预混燃烧进行了研究.乙烯/空气预混射流垂直进入高温产物组成的来流,射流当量比为0.6,动量比为8.7,模拟了流动和燃烧两个算例.本文探究了横射流速度场的特性及燃烧对流动的影响,发现燃烧使得流速衰减变慢,湍流耗散变快,射流轨迹更深入来流;同时在横射流火焰中验证了?CH2O?OH、?CH2O...     

湍流旋流扩散性燃烧温度脉动的数值模拟

气体温度的脉动直接影响到湍流中的化学反应,基于气体焓脉动均方值输运方程,给出了一种计算气体温度脉动均方值的方法.采用此方法对旋流燃烧室内湍流扩散燃烧的温度脉动特性进行了数值模拟,并将模拟结果与实验测量数据进行了对比.     

不同环境下喷雾燃烧碳烟演化历程的数值模拟

针对柴油发动机在不同负荷下碳烟排放特征的演变和发展,依据ECN喷雾定容燃烧实验中碳烟的测量数据,基于OpenFOAM开源软件喷雾燃烧求解器,耦合半经验现象学碳烟预测模型．通过Φ-T关系图呈现环境因素改变对碳烟形成及氧化各阶段的影响,分析各子过程的分布区域和演化规律,进而提出环境条件对碳烟生成及演化历程的影响机制．研究结果表明：现象学模型本身能够较好地反映碳烟的分布情况．碳烟生长主要发生在当量比Φ>3区域;而碳烟发生氧化的区域,也是OH主要分布的区间,大多位于当量比Φ<2的位置．环境温度和密度的增加初期促进了碳烟的成核,加剧了颗粒的聚并速率,使得颗粒数显著下降;而环境氧体积分数的增加抑制了碳烟颗粒数的增长和聚并速率,使碳烟整体尺寸趋于小尺寸、高密度的分布情况．