湍流燃燒概率密度函數(shù)方法的并行計算研究.pdf

1、湍流燃燒數(shù)值模擬的概率密度函數(shù)(PDF)方法，由于能夠精確地處理化學(xué)反應(yīng)，在研究有限反應(yīng)速率和需要考慮詳細(xì)反應(yīng)動力學(xué)的燃燒過程中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。本文研究的U-RANS/PDF混合算法求解的是單點(diǎn)的脈動速度一化學(xué)熱力學(xué)參數(shù)一湍流頻率的聯(lián)合概率密度函數(shù)輸運(yùn)方程，方程中化學(xué)反應(yīng)項(xiàng)是封閉的，不需要模型，可以求解任意詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。混合算法中采用MonteCarlo方法求解PDF輸運(yùn)方程，計算中需要的平均密度、平均速度、平均溫度等信息由有限體

2、積方法求解非定常的雷諾平均方程(U-RANS，Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes)得到?；旌纤惴M足相容性，比單獨(dú)的Monte Carlo方法計算效率高，計算偏差小。 本文研究了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上U-RAS/PDF混合算法的并行計算，希望將PDF方法推廣到工程應(yīng)用中。采用并行計算技術(shù)提高PDF方法的計算效率，滿足工程應(yīng)用中對計算容量和計算速度的要求。計算程序采用消息傳遞并行編程模型開發(fā)，具有

3、效率高、通用性好的優(yōu)點(diǎn)，可以在多種并行計算平臺上移植：非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格使程序能適應(yīng)工程實(shí)際中的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。 本文首先對湍流燃燒數(shù)值模擬的各種方法做了介紹和對比，介紹了PDF方法的特點(diǎn)：介紹了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的U-RANS/PDF混合相容算法：研究了混合算法的計算并行性；研究了混合算法的并行算法設(shè)計；介紹了本文計算中采用的并行算法和程序；研究了并行算法在方柱繞流算例中的計算結(jié)果和計算效率；提出了U-RANS/PDF方法并行算法設(shè)計的改進(jìn)目