平面自由射流中燃料扩散的大涡模拟

对甲烷－空气预混气体的平面自由射流进行了大涡模拟,采用分步投影法求解动量方程,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解,空间方向采用二阶精度的差分格式,在时间方向上采用二阶精度的显式差分格式。模拟结果给出了预混气体射流中拟序结构对燃料扩散的影响,表明促使燃料扩散的主要因素是射流中的拟序结构,由浓度梯度导致的组分扩散较弱。     

二阶矩亚网格燃烧模型对射流火焰的大涡模拟

用二阶矩亚网格燃烧模型对美国Sandia国家实验室测量甲烷／空气射流火焰进行了大涡模拟(LES),与实验数据和用二阶矩输运方程湍流燃烧模型的雷诺平均(RANS)模拟结果进行了对比．LES得到时间平均的温度, 甲烷浓度以及温度脉动均方根值和实验值符合很好．LES时均值和RANS模拟结果接近,LES脉动均方根值优于 RANS模拟结果．LES瞬态结果显示了有燃烧时的拟序结构比无燃烧时的强,同时拟序结构强化了燃烧,湍流射流火焰呈皱折火焰面的状态．     

基于大涡模拟的发动机缸内湍流流动及拟序结构

应用大涡模拟方法对发动机缸内湍流流场进行了三维瞬态数值分析.主要从湍流脉动、湍动能和缸内拟序结构演变等方面考察了发动机缸内流场特性.计算结果表明:相比雷诺平均模型,大涡模拟方法可以更真实地反映发动机循环过程中缸内气体流动的细节和规律.利用大涡模拟结合Q准则判别法可以较好地识别缸内大尺度湍流拟序结构;拟序结构对于缸内大尺度动能的产生及湍流的维持具有关键的作用.RANS类模型则不具备充分捕获大尺度拟序结构的能力.湍流脉动与活塞平均运行速度接近于成正比.     

三维混合层中湍流拟序结构对颗粒扩散的影响

对时间发展模式的三维气固两相混合层湍流拟序结构及其对不同尺寸颗粒扩散的影响进行直接数值模拟，对于气相场，应用拟谱方法（Pseudospectral method）直接求解Navier-Stokes方程组；对于颗粒场，对于Lagrangian方法跟踪半场颗粒，针对不同Stokes数的颗粒，分别模拟颗粒场在展向和流向的分布变化，进而分析流场三维大涡结构对不同颗粒扩散的影响，并引入一系列参数，着重定量描述流场展向大涡结构和流向大涡结构对不同尺寸颗粒分布的不同影响。     

受浮力作用的湍流扩散火焰的数值模拟

应用浮力修正的k-ε模型和EDC湍流燃烧模型对旋流燃烧室内具有较低燃料/空气初始动量的甲烷湍流扩散火焰进行了数值模拟，得到了两组工况下的气体时均速度场、温度场、组分浓度场和湍流脉动速度均方根值分布等．并与实验数据进行了比较，二者基本相符．同时，还将计算结果与标准k-ε模型的模拟结果进行了对比，揭示了浮力对具有较低初始动量的湍流扩散火焰的影响．     

湍流结构及大涡模拟研究

大涡模拟最初用于大气与环境科学的研究,之后利用大涡模拟研究大气越来越广泛并取得多方面的成果．通过对端流的认识,了解研究湍流应具备的条件,由此引出大涡模拟方法在湍流研究中的优势,简单介绍大涡模拟理论．讨论亚格子模型．根据大涡模拟在水力、航天、传热及生态环境等方面已有的应用,说明其应用前景和亟待解决的问题。     

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。     

障碍物管道中湍流火焰发展的数值模拟

应用湍流马赫数修正的非稳态可压缩性K－ε-f-gr四方程湍流模型，模拟了半开口狭长管道中重复布置的障碍物引起的湍流火焰加速现象。结果表明，障碍物产生的扰动对加强燃烧和湍流输运的影响很大。随着火焰向前传播，火焰穿过障碍物时发生变形，反应区越来越长，且火焰速度逐渐上升。同时，火焰速度和管内压力的计算结果与实验测量值吻合良好，修正后的湍流模型能较真实地模拟障碍物管内预混火焰的发展过程。     

湍流扩散火焰细微结构特性分析

利用光学显微技术和计算机图象处理技术 ,在实验基础上 ,对湍流扩散火焰的细微结构进行分析和研究 ,从经典几何和分形几何两个不同角度对湍流扩散火焰细微结构曲线的特性进行定性描述 ,分析火焰细微结构曲线的两个特性参数——曲线度和分形维数与火焰热辐射强度的关系。     

湍流燃烧亚格子线性涡模型研究

湍流燃烧的亚格子模式一直是限制大涡模拟在湍流燃烧中应用的主要困难,介绍了湍流燃烧亚格子模型———亚格子线性涡模型.回顾了该模型的发展历程并给出了其当前形式,指出了该模型建立过程与其他湍流燃烧亚格子模型相比的长处,指出了该模型的不足.对亚格子线性涡模型在湍流燃烧大涡模拟中的应用进行了总结评述,重点分析了该模型应用于超声速燃烧存在的问题.     

4气门直喷式汽油机缸内湍流场多周期循环变动的大涡模拟

应用大涡模拟方法对一台4气门直喷式汽油机(DISI)缸内冷态湍流流场进行了三维瞬态数值分析.通过连续13个工作循环的模拟计算,探索缸内湍流流动的循环变动特征与规律,并与PIV流场测试结果进行了对比.模拟相平均值及循环变动的均方值和试验值在总体上吻合得较好.计算结果表明:在进气过程前期缸内流场湍流脉动和循环变动都很强烈,两者强度为同一量级;但在后续过程中,湍流脉动不断衰减,其与循环变动的比值小于15%.大涡模拟方法不仅可以真实地反映内燃机循环过程中缸内气体流动的细节和规律,而且非常适合于研究内燃机的循环变动特性.     

预混合燃烧现象学紊流火焰速度模型

提出了一个用于预混合燃烧的现象学紊流火焰速度模型,描述了火焰从层流传播到充分发展的紊流传播的全过程。基于火焰瞬时尺度和基本的紊流特性参数,按照火焰生长的各个阶段,将紊流火焰速度的计算分为３个步骤,以有效紊流强度显示从层流传播到紊流传播的转化,以紊流积分标尺和梅尔莫哥洛夫标尺作为火焰皱折程度的度量,考虑了火焰表面扭曲对火焰速度的作用。计算结果与测量数据的比较显示了较好的一致性。     

甲烷/空气湍流射流扩散火焰的化学动力学模拟

利用几率密度函数方法求解标量场及用统计矩方法求解流场相结合的手段，对甲烷／空气湍流射流扩散火焰结构进行了计算模拟，其中，考虑了从简化到详细的三种不同规模的甲烷氧化反应动力学机理．计算结果与已有的实验结果进行了比较和分析，表明该模型可以很好地预测流场变化．在预测主要组分和温度时，三种机理具有相同的效果，在预测小浓度组分时，详细机理具有更好的效果．此外，简化机理能够极大地缩短计算时间，因而在工程应用中有着巨大的潜力．     

同轴平行射流火焰稳燃机理的分析

采用简化的湍流扩散火焰数学模型导出同轴平行射流的湍流扩散火焰的解,并以此概述了同轴平行射流同轴平行射流湍流扩散火焰的稳燃机理。     

PaSR湍流燃烧模型对典型湍流射流火焰的数值模拟

采用PaSR湍流燃烧模型对湍流燃烧研究中典型的甲烷湍流射流火焰进行了数值模拟.计算采用简化的化学反应机理,并将计算得到的平均温度场、速度场和各组分的分布与相应的权威实验数据进行了对比.对反应系统中流动和燃烧的不同时间尺度以及二者之间的关系作了探讨.计算结果表明,PaSR模型能够很好地模拟燃烧过程中流场和组分的变化.在火...     

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.     

浮力对湍流旋流火焰影响的数值模拟

采用浮力修正的k-ε湍流模型和涡团耗散（EDC）湍流燃烧模型,对旋流燃烧室内具有不同初始切向动量或旋流数的受浮力作用的甲烷湍流火焰进行了数值模拟,得到三组工况下的气体温度场、组分体积分数场、速度场和湍流脉动特性的分布,并与试验测量数据进行了比较.结果表明：浮力对初始切向动量或旋流数较高的湍流火焰有更强的影响.