湍流强度对火焰传播影响的大涡模拟研究

连续圆孔障碍物对油气泄压爆炸火焰特性影响大涡模拟李国庆;杜扬;齐圣;王世茂;李蒙;李润【摘要】采用WALE模型和Zimont预混火焰模型对内置圆孔障碍物油气泄压爆炸火焰特性进行了大涡模拟,并将大涡模拟计算结果和RNGk-ε湍流模型计算结果以及实验结果进行对比分析,验证了大涡模拟的精确性.结果表明:(1)大涡模拟在预测油气爆炸超压、火焰传播速度以及火焰形态变化等方面比RNGk-ε湍流模型精确度更高,且能表现出更多流场的精细化结构;(2)障碍物诱导管道内形成湍流度较高的流场区域,导致火焰产生褶皱弯曲变形,增大火焰面积,加速火焰传播;(3)爆炸超压、火焰传播速度和火焰面积内在联系密切,具有显著的耦合性,且随时间的变化趋势存在高度的一致性.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】9页(P1286-1294)【关键词】油气泄压爆炸;大涡模拟;障碍物;火焰特性【作者】李国庆;杜扬;齐圣;王世茂;李蒙;李润【作者单位】陆军勤务学院油料系,重庆401311;陆军勤务学院油料系,重庆401311;陆军勤务学院油料系,重庆401311;62250部队,青海格尔木816099;陆军勤务学院油料系,重庆401311;陆军勤务学院油料系,重庆401311;陆军勤务学院油料系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】O381;X932油气爆炸是发生在化工领域和储油场所最严重的灾害之一[1-2]。

在实际的储油场所，比如油料洞库、覆土油罐巷道中不可避免地存在各种障碍物，如通风管道、各种阀门以及通道面积突然缩小的通道口(比如通道防护门)等。

当火焰在传播过程中与此类障碍物相互作用时，火焰形态、火焰传播速度、流场结构及爆炸超压等与没有障碍物的空间相比都会发生显著的变化[3-5]。

因此，研究火焰与障碍物的相互作用机制及由此引发的流场结构变化对于有效预防油气爆炸事故的发生及降低灾害损失意义重大。

对置障管道内甲烷、氢气和丙烷等可燃气体的爆炸特性已有大量的研究[4,6-13]，研究重点主要为障碍物对火焰的湍流加速机理以及爆炸流场特性等。

湍流燃烧数值模拟的研究与进展湍流燃烧是指在燃烧过程中，燃料与氧化剂在湍流的条件下相遇和反应。

湍流燃烧数值模拟是一种通过计算机模拟湍流燃烧过程的方法，可以提供燃烧器内部的流场和温度分布等信息，对于燃烧器的设计和优化具有重要的意义。

本文将对湍流燃烧数值模拟的研究与进展进行探讨。

首先，湍流模型的选择是湍流燃烧数值模拟的一个关键问题。

湍流现象十分复杂，需要选择适当的湍流模型来模拟湍流流动。

常用的湍流模型有雷诺平均应力模型(RANS)和大涡模拟(LES)。

RANS是一种将湍流场分为均匀部分和涡旋部分的统计方法，适用于模拟湍流较为稳定的情况；而LES则能模拟较为精细的湍流结构，但计算量较大。

根据具体问题的复杂程度和计算资源的限制，选择适当的湍流模型具有重要意义。

其次，化学反应模型的建立是湍流燃烧数值模拟的另一个关键问题。

燃烧过程中涉及到多种化学反应，需要建立合适的化学反应模型来描述燃烧反应。

常见的化学反应模型有简化化学反应模型和详细化学反应模型。

简化化学反应模型基于简化的反应机理，计算速度较快；而详细化学反应模型则基于包含大量反应步骤的反应机理，计算速度较慢但结果更精确。

根据具体问题的要求和计算资源的限制，选择适合的化学反应模型具有重要意义。

此外，边界条件的设定也是湍流燃烧数值模拟的一个关键问题。

边界条件的合理设定可以保证计算结果的准确性。

常用的边界条件有Inflow Boundary Condition、Outflow Boundary Condition、Wall Boundary Condition等。

对于湍流燃烧数值模拟，还需要考虑湍流场的边界条件，例如由湍流脉动引起的湍流输运方程中的涡粘性项的边界条件等。

最后，计算方法的选择也对湍流燃烧数值模拟的结果和计算速度有着重要的影响。

常用的计算方法有有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)等。

这些方法在计算精度和计算速度方面各有优势，需要根据具体问题的要求选择适当的方法。

基于火焰面密度的湍流分层燃烧大涡模拟
于洲;张宏达;叶桃红;唐鹏
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2018(39)3
【摘要】为了研究分层燃烧火焰结构、发展适用于分层条件的亚格子燃烧模型,采用火焰面密度模型描述燃烧过程,通过化学热力学建表方法确定主要标量信息,对剑桥分层旋流燃烧器Sw B5工况进行大涡模拟研究。

模拟结果表明,该亚格子燃烧模型可以很好地满足流场上游的计算,但是在下游存在偏差,这可能与所采用的皱褶因子模型低估了湍流对火焰的形变作用有关。

由于燃烧放热引起的再层流化现象明显,钝体后回流区近似稳态。

瞬时Q函数云图表明,流动在管口附近发生Kelvin-Helmholtz不稳定性并形成环状涡结构。

瞬时、统计火焰因子云图表明Sw B5的燃烧机制主要由预混燃烧主导。

【总页数】10页(P565-574)
【作者】于洲;张宏达;叶桃红;唐鹏
【作者单位】中国科学技术大学热科学和能源工程系;中国航发沈阳发动机研究所【正文语种】中文
【中图分类】V231.21
【相关文献】
1.基于互动小火焰模型的内燃机燃烧过程大涡模拟
2.高雷诺数湍流非预混火焰及NO生成的大涡模拟
3.基于ESF和FGM的湍流预混火焰大涡模拟
4.基于大涡模拟的煤粉湍流燃烧研究
5.同轴射流燃烧室非预混湍流燃烧流场特性大涡模拟研究
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小尺度受限空间内瓦斯湍流爆燃大涡模拟温小萍;余明高;邓浩鑫;陈俊杰;王发辉;刘志超【摘要】构建了150 mm×150 mm×500 mm小尺度受限空间三维模型,基于火焰表面密度模型和Charlette湍流燃烧模型,对两侧连续障碍物条件下瓦斯爆燃火焰与湍流耦合过程进行了大涡模拟(LES).模拟结果均与实验结果进行了比较.结果表明:大涡模拟可以很好预测瓦斯爆燃过程中的火焰结构、火焰锋面位置、火焰传播速度及超压,验证了大涡模拟及湍流燃烧模型对于瓦斯爆燃的适用性.此外,通过Karlovitz数定量描述了瓦斯爆燃火焰与湍流之间的相互作用及其变化规律,并对不同时刻的火焰模态进行了判别,在两侧连续障碍物条件下瓦斯湍流爆燃火焰先后经历波纹小火焰和薄反应区两种模态.%A 3D model of small-scale confined space with an inner size of 150 mm × 150 mm × 500 mm was set up. Based on the flame surface density model and the turbulent combustion model by Charletteet al., a large wddy simulation (LES) had been carried out on the process of gas deflagration flame-turbulence interaction with continuous obstacles at two sides of the chamber. All numerical results have been compared to experimental data. It showed that the LES is capable to predict the flame structure, position, speed, and overpressure in the process of gas deflagration, and the applicability of the LES and turbulent combustion model on gas deflagration was verified. In addition, the interaction between gas deflagration and turbulence and the relationship were described quantitatively by the Karlovitz number, and the transient flame regimes also identified. Under condition of continuous obstacles at double sides of the chamber, the gas turbulent deflagrationflame experienced in the subsequent states of corrugated flamelets zone and thin reaction zone.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(005)005【总页数】7页(P1837-1843)【关键词】爆燃;湍流;模型;数值模拟;超压;火焰【作者】温小萍;余明高;邓浩鑫;陈俊杰;王发辉;刘志超【作者单位】河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454003;河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作454003【正文语种】中文【中图分类】TD712DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20151219Lee等［5］通过实验研究指出，大尺度障碍物形成的湍流是爆燃火焰加速机制的最重要因素，并将这种在大尺度湍流激励下的爆燃过程称为湍流爆燃。

湍流燃烧数值模拟的研究与进展湍流燃烧是指在燃烧过程中，燃料与氧气的混合和燃料的燃烧过程都受到湍流的影响。

湍流燃烧的数值模拟是研究湍流燃烧的重要手段之一，对于理解湍流燃烧过程、改善燃烧效率和降低污染物排放具有重要意义。

本文将对湍流燃烧数值模拟的研究与进展进行详细介绍。

湍流燃烧数值模拟是通过计算流体力学方法，对湍流燃烧过程中流体流动和燃烧反应的数值模拟。

它可以提供详细的流场和燃烧反应的信息，如速度场、温度场、浓度场和压力场等。

湍流燃烧数值模拟主要包括湍流模型和燃烧模型两部分。

湍流模型是描述湍流流动的数学模型，常用的有雷诺平均纳维尔-斯托克斯（RANS）模型和大涡模拟（LES）模型。

RANS模型通过平均化处理来描述湍流，适用于高雷诺数流动，但对湍流涡结构和湍流耗散率的预测比较有限。

LES模型通过直接解决大尺度湍流结构，能够更准确地模拟湍流行为，但计算量较大。

近年来，混合RANS/LES模型和基于人工神经网络的模型等新兴模型也得到了广泛应用。

燃烧模型是描述燃烧反应的数学模型，常用的有化学动力学模型和乘数离散方法。

化学动力学模型是基于化学反应速率方程，描述燃烧反应速率。

乘数离散方法是一种解耦的方法，将燃烧反应和流动动力学分开求解，适用于高雷诺数湍流燃烧。

近年来，模型还包括了湍流-化学耦合模型，用于描述湍流和燃烧反应之间的相互作用。

湍流燃烧数值模拟在工程和科学研究中得到了广泛应用。

在火力发电、内燃机燃烧和燃煤燃烧等过程中，湍流燃烧数值模拟可以用于优化燃烧器设计、降低燃料消耗和污染物排放等。

在燃烧领域的科学研究中，湍流燃烧数值模拟为理解燃烧机理、预测燃烧性能和开发新型燃料提供了重要工具。

然而，湍流燃烧数值模拟仍然面临一些挑战。

首先，湍流燃烧过程涉及到复杂的物理和化学过程，模型的准确性仍然有待提高。

其次，湍流燃烧数值模拟的计算量较大，耗时较长，需要更高的计算能力。

此外，湍流涡结构的尺度范围较广，涡旋之间的相互作用复杂，对数值模拟的网格尺寸和网格生成有较高的要求。

湍流燃烧及其数值模拟研究1. 湍流燃烧1.1湍流燃烧基本概念当流动雷诺数数较小时，由于流体粘性的作用，流体呈层流流态。

当流动的特征雷诺数超过相应的临界值，流动从层流转捩到湍流。

湍流燃烧是指湍流流动中可燃气的燃烧，在能源、动力、航空和航天等工程领域,经常遇到的实际燃烧过程几乎全部都是湍流燃烧过程。

湍流燃烧实质是湍流，化学反应和传热传质等过程相耦合的结果。

湍流对燃烧的影响与湍流强度和湍流涡旋尺度有关。

小尺度湍流通过湍流扩散使火焰区内的输运效应增加，从而使化学反应速率增加。

但气流脉动不会火焰面产生皱褶，只能把火焰变成波纹状。

大尺度湍流对火焰内部结构没有影响，但使火焰阵面出现皱褶，增加其燃烧面积，造成火焰表现传播速度增加。

当湍流强度及湍流尺度均较大时，火焰前沿不再连续而分裂成四分五裂。

燃烧对湍流的影响主要表现在燃烧释放的热流流团膨胀，影响气体的密度和运动速度，从而影响当地的涡旋，湍流强度和湍流结构。

1.2湍流燃烧分类湍流燃烧按其燃料和氧化剂的初始混合状态可以分类为：湍流非预混燃烧、预混燃烧和部分预混燃烧。

在湍流非预混燃烧燃料和氧化剂事先是分离的，燃料和氧化剂一边混合一边燃烧，燃烧速率主要受湍流混合过程控制，而在湍流预混燃烧中，燃料和氧化剂在进入核心燃烧区以前已经充分混合，化学反应的速率由火焰前缘从炽热的燃烧区向冷态无反应区的传播所控制。

上面两种燃烧方式是湍流燃烧的两个极限情形，很多情况下两种燃烧模式是并存的，称为部分预混燃烧。

部分预混燃烧可出现在下列情形中叫：(1)在一个完全以非预混燃烧为配置的燃烧装置发牛了局部熄火；(2)当预混火焰前缘穿过非均匀的混气时；(3)射流非预混火焰发生抬举，其根部是一个典型的部分预混火焰。

这三种部分预混燃烧情形涉及了经常受到关注的燃烧研究话题如局部熄火、火焰稳定等，它们对研究湍流燃烧过程的机理有很大意义。

在湍流燃烧中,湍流流动过程和化学反应过程有强烈的相互关联和相互影响.湍流通过强化混合而影响着时平均化学反应速率,同时化学反应放热过程又影响着湍流,如何定量地来描述和确定这种相互作用是湍流燃烧研究的一个重要内容.湍流是非常复杂的，它包括湍流问题，湍流与燃烧的相互作用，流动参数与化学动力参数之间的耦合机理等问题。

预混湍流燃烧大涡模拟燃烧是人类最古老的技术;它已被用于一百多万年。

目前,我们全球约90%的能源支持都是由燃烧提供的,成为了人类及其重要且非常依赖的一部分;燃烧能造福人类,同时燃烧在某种场合会产生污染。

工程实际中大量存在,无论是气体、固体还是液体,燃烧过程中,燃烧产物中或多或少会产生比如一氧化碳、氮氧化物等污染物。

湍流燃烧现象常出现在多个领域,比如航空航天、能源等,燃烧的加入使得湍流的流场更为复杂。

预混燃烧可以降低一氧化碳和氮氧化物等污染物的排放,与传统的燃烧相比,预混燃烧有更为好的前景。

本文以某航空发动机燃烧室建立三维模型,主要研究燃烧室内预混燃烧的燃烧效率以及污染物排放问题。

模拟软件采用开源软件OpenFOAM软件,采用大涡模拟（LES）的数值方法,用控制变量法,首先在湍流强度以及入口速度等条件不变的情况下,通过分析三种不同的当量比,得出燃烧室内的温度场、压力场、以及污染物排放量的变化规律。

其次,通过改变燃烧室的总长,分析燃烧室的尺寸对于污染物排放的影响。

最后对燃烧室中心用EMD分解的方法进行分析,得到了流向速度和垂向速度的各阶模态的情况,并进行比较。

得到了以下结论:（1）燃烧室的压力与化学反应以及燃烧室的温度有直接的联系,随着当量比的增加,燃烧室内的温度也会随之升高,与此同时,压力也随之增大,这是由于混合气进入主燃区发生化学反应,导致温度升高,气团迅速膨胀,使得燃烧室压力增大。

（2）当量比对污染物排放的影响:提高当量比后,燃烧更加猛烈,火焰外部的湍流脉动更为明显,使燃烧室内各组分混合更加充分。

通过对比了不同当量比情况下二氧化碳浓度可知,随着当量比的升高,二氧化碳的浓度随之升高,可以适当减小预混燃料的当量比,来缓解对环境的污染。

（3）比较燃烧室的总长对污染物排放的影响,发现燃烧室长度不宜过长,通过比较总长分别为为0.6m、0.8m、1.0m的燃烧室,可以发现,总长为0.6m的燃烧室排放的污染物CO₂较少。

三维效应对超声速湍流燃烧流动大涡模拟的影响研究刘宏鹏【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2022(33)7【摘要】本文对空间发展Mac=0.61超声速湍流燃烧混合层流动开展了二维/三维大涡模拟(LES)研究,探讨了三维效应在超声速湍流燃烧流动的大涡模拟中的重要性。

研究发现,相较于三维LES计算结果,二维LES大幅低估了超声速湍流燃烧混合层的增长率,湍动能的二维LES结果显著偏大而雷诺剪切应力显著偏小。

因而,二维LES 难以准确模拟超声速湍流燃烧混合层的增长率和湍流脉动特性。

二维流动中漩涡拉伸、压缩机制失效,致使二维LES的漩涡结构与三维LES结果显著不同:二维LES计算所得流场呈现清晰的旋涡生成、发展、并对和破碎等演化现象,而三维LES的湍流结构呈不规则状。

湍流与燃烧间存在强烈的耦合相互作用,由于二维LES难以准确模拟湍流特性,燃烧场进而在二维LES下呈现一系列特殊的、不同于真实燃烧流动情况的数值现象。

漩涡运动带动燃料和氧化剂掺混,掺混界面为火焰前锋。

由于漩涡结构不同,致使二维LES的火焰前锋面面积不同于三维LES结果,导致其难以获得准确的燃料效率,最终导致二维LES计算获得的统计平均火焰温度显著偏低。

【总页数】9页(P57-65)【作者】刘宏鹏【作者单位】国防科技大学空天科学学院【正文语种】中文【中图分类】V221.3【相关文献】1.支板喷射超声速燃烧流场三维大涡模拟2.支板增强混合超声速燃烧的大涡模拟研究3.基于大涡模拟的煤粉湍流燃烧研究4.基于大涡模拟的三维随机球堆积床内湍流流动特性5.大涡模拟研究两相燃烧的进展(Ⅱ)复杂气固流动和煤燃烧的大涡模拟(英文)因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

湍流预混和分层燃烧中亚格子模型研究及其在大涡模拟中的应用低污染物排放的燃烧室设计要求促进了贫燃预混燃烧技术在燃气轮机和航空发动机中的应用。

与非预混燃烧相比,贫燃预混燃烧能够降低燃烧室内峰值温度,进而有效降低NO_x排放。

在实际燃烧室内,空间和时间的约束影响了燃料和氧化剂之间的预混程度,导致预混气体的当量比在空间呈现梯度,进而出现分层燃烧。

为了有效预测复杂流场结构、燃烧过程中非定常现象以及湍流涡旋与火焰复杂的相互作用,大涡模拟方法得到了广泛应用。

湍流燃烧大涡模拟的主要困难在于非线性的多尺度湍流和多尺度化学反应的相互耦合,导致化学反应源项模化及方程求解难度很大。

本文紧紧围绕湍流预混和分层火焰,发展了若干亚格子模型,并针对不同流场工况、不同驻定机制以及不同燃烧机制的若干典型湍流燃烧算例开展了大涡模拟研究。

主要工作及创新点如下:首先,对剑桥旋流燃烧器的冷态流场进行了大涡模拟研究。

大涡模拟统计结果与实验结果符合较好,验证了数值方法的准确性。

在燃烧器出口的剪切层附近,采用Q准则识别了无旋流工况的环状涡结构和有旋流工况的螺旋涡结构。

基于功率谱密度分析了涡旋脱落的发生,以及进动涡核的存在导致流场的振荡现象。

采用三维本征正交分解提取了有旋流动中大尺度结构,预测了多种流动不稳定现象,包括涡旋脱落、进动涡核和钝体回流区末端的不稳定性。

其次,基于详细化学建表结合假定概率密度函数的亚格子模型,对高Karlovitz数的值班预混射流火焰开展了大涡模拟研究。

采用自点火模型耦合预混火焰传播模型构建详细化学热力学表。

计算了不同未燃气体温度条件下一维非稳态的层流预混火焰,对耦合建表方法预测化学热力学状态的能力进行了评估。

使用假定概率密度函数考虑湍流和化学反应之间的相互作用,其中假定双混合物分数的概率密度分布为Dirichlet分布。

探讨了不同详细化学建表方法和不同假定概率密度函数模型对计算结果的影响,然后分析了高Karlovitz数的值班预混射流火焰的流场结构和火焰结构。

湍流燃烧及其数值模拟研究1. 湍流燃烧1.1湍流燃烧基本概念当流动雷诺数数较小时，由于流体粘性的作用，流体呈层流流态。

当流动的特征雷诺数超过相应的临界值，流动从层流转捩到湍流。

湍流燃烧是指湍流流动中可燃气的燃烧，在能源、动力、航空和航天等工程领域,经常遇到的实际燃烧过程几乎全部都是湍流燃烧过程。

湍流燃烧实质是湍流，化学反应和传热传质等过程相耦合的结果。

湍流对燃烧的影响与湍流强度和湍流涡旋尺度有关。

小尺度湍流通过湍流扩散使火焰区内的输运效应增加，从而使化学反应速率增加。

但气流脉动不会火焰面产生皱褶，只能把火焰变成波纹状。

大尺度湍流对火焰内部结构没有影响，但使火焰阵面出现皱褶，增加其燃烧面积，造成火焰表现传播速度增加。

当湍流强度及湍流尺度均较大时，火焰前沿不再连续而分裂成四分五裂。

燃烧对湍流的影响主要表现在燃烧释放的热流流团膨胀，影响气体的密度和运动速度，从而影响当地的涡旋，湍流强度和湍流结构。

1.2湍流燃烧分类湍流燃烧按其燃料和氧化剂的初始混合状态可以分类为：湍流非预混燃烧、预混燃烧和部分预混燃烧。

在湍流非预混燃烧燃料和氧化剂事先是分离的，燃料和氧化剂一边混合一边燃烧，燃烧速率主要受湍流混合过程控制，而在湍流预混燃烧中，燃料和氧化剂在进入核心燃烧区以前已经充分混合，化学反应的速率由火焰前缘从炽热的燃烧区向冷态无反应区的传播所控制。

上面两种燃烧方式是湍流燃烧的两个极限情形，很多情况下两种燃烧模式是并存的，称为部分预混燃烧。

部分预混燃烧可出现在下列情形中叫： (1)在一个完全以非预混燃烧为配置的燃烧装置发牛了局部熄火； (2)当预混火焰前缘穿过非均匀的混气时； (3)射流非预混火焰发生抬举，其根部是一。

个典型的部分预混火焰。

这三种部分预混燃烧情形涉及了经常受到关注的燃烧研究话题如局部熄火、火焰稳定等，它们对研究湍流燃烧过程的机理有很大意义。

在湍流燃烧中,湍流流动过程和化学反应过程有强烈的相互关联和相互影响.湍流通过强化混合而影响着时平均化学反应速率,同时化学反应放热过程又影响着湍流,如何定量地来描述和确定这种相互作用是湍流燃烧研究的一个重要内容.湍流是非常复杂的，它包括湍流问题，湍流与燃烧的相互作用，流动参数与化学动力参数之间的耦合机理等问题。

回流区中对涡与扩散火焰相互作用的数值模拟摘要：本文探讨了涡与扩散火焰相互作用的数值模拟，研究中提出的结果可以作为火焰诊断技术的重要参考。

研究使用有限体积法，三维方程解析模型，正定性和抗差异测试来分析夌气液体燃烧过程。

结果表明，涡旋模式可以改善火焰扩散；燃烧压力与温度在涡场中有明显改变；涡与扩散火焰之间存在微小耦合；在不同正负静止压力下，涡场影响火焰扩散特性。

关键词：涡旋；扩散火焰；涡与扩散火焰相互作用；有限体积法；三维方程模型正文：本文围绕涡与扩散火焰相互作用的数值模拟，探讨了一种多相多组分混合物燃烧的情形。

针对研究中的问题，采用有限体积法和三维方程模型，提出一套近似解析解决方案。

首先，根据正定性和抗差异测试为沿轴坐标和涡场布局建模，然后，模拟扩散火焰在不同正负静止压力下的发展情况。

最终，使用结构分析，分析涡与扩散火焰之间的微小耦合。

分析结果表明，涡旋模式显著增加火焰扩散；在涡场中，燃烧压力和温度有显著改变；涡与扩散火焰之间存在微小耦合关系；在不同正负静止压力下，涡场影响火焰扩散特性。

总的来说，本文提出的发现可以作为火焰诊断技术的重要参考。

本文提出的研究成果可以应用于实际的工程设计中。

首先，利用该模型可以更好地理解涡与扩散火焰相互作用的复杂机理。

据此，可以定量估算火焰扩散特性，从而提高热能损失的效率，减少大气污染。

其次，由于涡与扩散火焰之间存在微小耦合关系，因此，还可以为火焰控制技术提供测试和验证基础。

例如，有助于设计新型的碳氢弹火器和修正热释电发动机，以提升发动机节能性能。

此外，该模型的计算结果还可以为后续的实验提供参考，帮助火焰细节的表征。

最后，该模型可以用于火焰作用的混合油研究，例如对混合油的喷射发动机的燃烧模式的分析，以及燃烧室偏心设计的优化研究。

总之，涡与扩散火焰相互作用的数值模拟可以提供激发新的创新思路和理论研究，有助于火焰强化技术和火焰控制技术的进一步发展。

另一方面，该研究也可以推广到火焰辐射传输过程，帮助更好地理解火焰的传播特性。

分区参数对超声速湍流燃烧动态分区火焰面模拟的影响
南江浪;张政;姚卫;刘凤君
【期刊名称】《力学学报》
【年(卷),期】2024(56)3
【摘要】文章基于动态分区火焰面模型(DZFM)和改进延迟分离涡(IDDES)湍流模型对DLR中心支板稳焰的超声速燃烧室进行数值模拟.对无反应状态燃烧室的模拟准备复现了燃烧室内复杂的波系结构以及中心射流失稳发展过程,燃烧状态下的模拟结果较好地捕捉了火焰推举、OH基团以及平均温度等火焰结构特征,由此验证了所采用数值模拟方法的适用性.此外,由反应状态标量(OH基)在混合分数空间中的分布可知,反应标量与混合分数在全场内不满足强相关性.通过增加流向坐标、马赫数以及燃烧热释放速率作分区参数可显著抑制反应状态标量在混合分数空间内的条件脉动,其中热释放速率的作用最显著.进一步对比采用不同多参数分区的DZFM模型所得火焰结构,发现对于处于预混燃烧状态的支板尾迹区以及高雷诺数剪切层区域火焰,采用包含燃烧热释放速率、流向坐标以及混合分数作为分区指标的三参数分区DZFM模型可显著提高模型的准确性.
【总页数】11页(P704-714)
【作者】南江浪;张政;姚卫;刘凤君
【作者单位】北京动力机械研究所;中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室;中国科学院大学工程科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】V19
【相关文献】
1.基于动态分区概念的高超声速燃烧大涡模拟
2.三维效应对超声速湍流燃烧流动大涡模拟的影响研究
3.基于火焰面模型的超声速燃烧混合LES/RANS模拟
4.基于火焰面/进度变量模型的超声速燃烧IDDES模拟
5.基于火焰面模型的超声速湍流燃烧数值模拟研究
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