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工程热物理学报 2023年第3期44卷 818-830页

作者：王方武召阳邵奇任杰金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(... 详细信息

航空发动机燃烧室高精度数值模拟需要合理的蒸发模型,目前蒸发模型对两相湍流燃烧模拟的影响定量研究不足。乙醇较其他燃料蒸发潜热大,对蒸发模型敏感。文章采用LES求解湍流、TPDF解决湍流和化学反应的相互作用,研究Abramzon-Sirignano(A-S)蒸发模型、Spalding蒸发模型和厚交换层(NC-TEL)蒸发模型对高雷诺数乙醇两相湍流射流火焰的数值模拟结果并与实验数据对比。定量分析不同蒸发模型对温度、混合物分数及液相分布等的规律性影响发现,A-S蒸发模型在射流中心区域与实验数据拟合较好,在其它区域表现欠佳;Spalding模型在x/d=10截面上模拟结果良好;NC-TEL蒸发模型在x/d>10截面及远离射流中心方向上的模拟结果表现最好。与其他模型相比,NC-TEL蒸发模型在液相速度上与实验数据相差最大为21.9%,表现最好。

关键词：大涡模拟概率密度函数输运方程湍流燃烧模型乙醇湍流射流火焰厚交换层蒸发模型

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基于LES-PDF方法的乙醇两相射流火焰模拟

基于LES-PDF方法的乙醇两相射流火焰模拟

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中国化学会第三届全国燃烧化学学术会议

作者：邵奇金捷窦力刘邓欢王方北京航空航天大学

高雷诺数两相湍流射流燃烧在工程中较常见且具有重要意义。大涡模拟(LES)方法可以在湍流解析中保留更多的小尺度流动细节并更好的捕捉非稳态过程,概率密度函数(PDF)方法可以结合详细的化学反应机理,LES-PDF方法在求解复杂化学反应机理... 详细信息

高雷诺数两相湍流射流燃烧在工程中较常见且具有重要意义。大涡模拟(LES)方法可以在湍流解析中保留更多的小尺度流动细节并更好的捕捉非稳态过程,概率密度函数(PDF)方法可以结合详细的化学反应机理,LES-PDF方法在求解复杂化学反应机理和湍流流动相互耦合的两相湍流燃烧问题时具有优势。本文使用基于LES-PDF方法的AECSC程序对特定工况下的乙醇两相射流燃烧过程0进行了冷态和热态数值模拟。冷态模拟(载气平均速度24m/s,燃料质量流量45g/min)结果表明:数值模拟结果和实验结果趋势一致,平均相对误差为13%。采用X/D=0.3平面处的实验数据设置进口边界条件,进行热态模拟,得到了乙醇两相射流的瞬时温度、速度、C02和OH组分浓度等计算结果。和实验数据对比,温度分布与实验结果定性一致,但在X/D=10平面处最低平均温度较实验值偏低764K,最高平均温度偏高135K,载气速度分布在中心区域基本一致,但沿展向下降较快。分析发现实际边界条件更加复杂,且计算结果对边界条件较敏感,此后将做进一步的研究。

关键词：概率密度函数湍流燃烧模型大涡模拟乙醇湍流射流火焰 AECSC程序

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