應(yīng)用詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機理和多分量輸運屬性的湍流射流擴散火焰模擬研究.pdf

1、本文采用數(shù)值模擬技術(shù)研究湍流射流擴散火焰。包括三個方面的工作：湍流射流擴散火焰的一維湍流(ODT)模擬，湍流射流擴散火焰的變密度一維湍流(VDODT)模擬，及ODT作為亞尺度模型和大渦模擬(LES)的耦合。討論中涉及到了多方面的燃燒物理現(xiàn)象，如不同的擴散效應(yīng)，氮氧化物的排放特性，局部熄火和再燃現(xiàn)象等。 針對美國Sandia國家實驗室TNF工作組測量的湍流射流擴散火焰H3，采用詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機理，基于多分量擴散屬性，進(jìn)行了ODT數(shù)

2、值模擬。通過和實驗數(shù)據(jù)的對比，詳細(xì)的驗證了模擬的精度及模型的有效性。結(jié)果顯示出，程序能夠生成合理的湍流火焰結(jié)構(gòu)，精確預(yù)測了湍流火焰長度。對溫度場及主要組分的模擬結(jié)果能夠較好的符合實驗結(jié)果。對于NO的生成進(jìn)行了預(yù)測。討論了不同的擴散效應(yīng)。詳細(xì)的研究了局部熄火和再燃現(xiàn)象。在固定Re數(shù)為10000的情況下，對兩個具有不同全局混合速率的火焰進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示出熄火現(xiàn)象主要發(fā)生在近噴口區(qū)域。隨著全局混合速率的增加，局部熄火的區(qū)域也隨之增加。

3、在熄火區(qū)域，主要污染物NO迅速減少。熄火是一個快速的過程，而與之相對應(yīng)的再燃過程則較為緩慢。以上研究充分顯示出一維湍流作為一個獨立的模型，能夠細(xì)致的求解湍流與化學(xué)反應(yīng)的耦合作用。 將VDODT模型應(yīng)用到了湍流射流擴散火焰的數(shù)值模擬過程中。通過和實驗數(shù)據(jù)的對比顯示出模型具有較高的模擬精度。通過和ODT模型的對比，揭示了二者模擬結(jié)果的差異。 在不可壓Navier-Stokes方程的框架下，實現(xiàn)了ODT和LES的耦合。通過和K