指定流量分配系数的多回流出口边界算法

作     者：许开龙 刘再刚 姜胜利 王星 张磐 Kailong XU;Zaigang LIU;Shengli JIANG;Xing WANG;Pan ZHANG

作者机构：中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：93-105页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(12102060) 

主　　题：自由出口边界 流量分配系数 回流 燃烧室模拟 不可压缩流动 

摘      要：燃烧室出口处物理量的边界条件处理方法需满足工程设计对出口流量的要求,同时要保证出口回流时的数值稳定性,是工程级燃烧室模拟中重点关注的问题之一。基于流量分配系数发展了一种出口边界处理算法,支持不可压缩流动模拟中指定多个出口流量分配系数、出口存在回流时的稳定模拟。研究表明,在四面体/六面体网格算例中,该方法可实现出口流量分配系数在0~1.0范围内的稳定模拟,与设定值的最大相对偏差0.001%。在保持出口流量分配系数不变时,改变计算域出口位置使得流动处于未充分发展、回流或旋流状态,计算结果不受明显影响。将该方法应用于TECFLAM旋流燃烧器冷态流场模拟中,计算域缩减至1/3后模拟仍能稳定收敛,预测值和实验数据保持较高的一致性。相比于使用常规出口边界的方法,该方法支持仿真人员根据需要设置出口流量分配系数和计算域大小,可显著减小数值计算开销。