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...     

堆积床内过滤燃烧的准稳态模拟

采用传统双相模型,对堆积床内充分发展后低速过滤贫燃过程进行准稳态数值模拟,考察辐射模型、弥散效应、化学反应机理以及变热物性和热输运参数等对计算结果的影响,并开展输运项分析;将计算结果与准稳态特征值方法的理论结果进行比较,验证理论方法.分析表明,弥散效应对计算结果影响较大,但质量弥散在一步总包反应机理中影响很小;双相模型的燃烧波形状与理论方法吻合很好.     

甲烷/高温烟气稀释空气的Mild燃烧过程的数值研究

中低氧浓度稀释MILD燃烧与传统有焰燃烧方式相比,燃烧室内温度相对均匀,可以有效控制和降低NO_X等污染物排放。燃烧室内的烟气循环导致的混合气稀释程度、预热温度以及流场应变率对Mild燃烧过程有重要影响。通过对不同稀释和预热程度的一维层流对撞扩散火焰进行计算,研究了烟气回流稀释/预热形成的Mild燃烧情况。数值计算结果表明,Mild燃烧能很好的控制燃烧场的最高温度和反应放热速率,得到较为均匀的温度场,并因此降低产物中污染物的浓度。对不同预热温度、不同拉伸率下工况的计算证明了Mild燃烧能够扩展燃料的燃烧极限,Mild燃烧对流场等外部干扰的敏感度较小,燃烧稳定。     

微细圆管中的稳定火焰传播

研究了火焰在有壁面散热的微细圆管中的传播过程.流动马赫数很小时,假定流体满足理想气体状态方程,采用详细化学反应机理.火焰面形状由壁面散热和流场共同决定.壁面散热增大时会导致熄火.引入二维流场使维持火焰稳定传播的壁面散热范围扩大.计算结果表明,微细圆管燃烧器内较大的火焰面曲率能促进燃烧.     

蒙特卡罗模拟CFETR中子输运计算中的全局减方差方法应用及对比

在具有全局特性的蒙特卡罗输运精细计算的问题中,传统的MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)局部减方差方法很难得到理想的计算结果,全局减方差方法(Global Variance Reduction,GVR)则是一种有效的解决方法。针对中国聚变工程试验反应堆(Chinese Fusion Engineering Testing Reactor,CFETR)的中子输运过程中减小全局方差的问题,将多种形式的GVR方法应用到柱状CFETR中子学模型的计算中。依据不同的中子分布信息,在算例中应用和对比了6种不同形式的GVR权窗,并对不同GVR方法的品质因子(FOMG)、标准差(σ)和有效计数率(Scoring)进行了分析。与AN(MCNPanalog method)相比,GVR方法的FOMG有很大的增长,误差在空间的分布也更加平缓,且具有更高的Scoring。在前人提出的全局减方差的基础上,在计算中应用一些新的GVR形式(能量、径迹数等),计算结果表明,基于中子通量的GVR方法的全局计算效率较AN提高了6.43倍。此外,基于中子能量的全局减方差方法也是一种可行的GVR应用形式,其与AN比较,计算效率提高了5.11倍。综上,基于中子通量的GVR方法具有最佳的全局减方差效果。     

深穿透屏蔽计算中MCNP减方差技巧应用及比较

在中子输运的深穿透屏蔽计算中,采用有效的MCNP减方差技巧可以有效缩减计算时间提高计算效率。以一维聚变反应堆(CFETR)平板模型作为深穿透屏蔽计算实例,分别应用了几何分裂与轮盘赌、源偏倚、强迫碰撞、权窗、指数变换等减方差技巧,对各种减方差技巧应用过程中遇到的如中子平分布问题,全零权窗问题等问题,进行了分析总结,并在此基础上提出了针对深穿透问题的新的解决思路。通过不同方法分析和组合,获得了权窗和指数变换的最佳组合,使计算效率加速了162倍。     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

多孔介质燃烧器的辐射输出效率和污染物

使用双温度体积平均模型、详细化学反应机理GRI3．0,对甲烷,空气预混气在多孔介质燃烧器内的预混火焰进行模拟．分析不同当量比和质量流量下的预热效率、辐射输出效率以及污染物排放情况,并对辐射输出效率随多孔介质热物性参数的变化进行敏感性分析．结果表明,增大相间对流换热系数或减小当量比、质量流量及固相消光系数都可以提高辐射输出效率,减小当量比或质量流量可以减少污染物排放．在所有的影响因素中,当量比的影响最大,发展超贫燃燃烧技术是获得高效低污染多孔介质燃烧器的关键．     

湍流燃烧场中高阶统计矩的PDF模拟

在非结构网格中,发展有限体积法和Monte Carlo法相结合的混合算法来模拟湍流燃烧,求解相互耦合并且相容的平均密度、动量、能量方程组和脉动速度-标量-频率的联合概率密度函数方程,采用稳态层流火焰面模型计算半详细的化学反应机理.对轴对称钝体火焰驻定器后的扩散燃烧进行模拟,比较了速度和标量的平均量和二阶矩的计算结果和实验数据,并研究了速度的扭率(三阶矩)、扁平因子(四阶矩)及边缘概率密度函数的分布.计算表明,高阶统计矩包含的统计误差比低阶统计矩的大,扭率和扁平系数的峰值则集中在剪切层处.