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Saint-Venant方程组全隐式标量耗散有限体积法
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作者 夏庆福 余弘婧 +2 位作者 朱锐 章少辉 郭新蕾 《中国水利水电科学研究院学报》 北大核心 2018年第1期23-28,共6页
基于Saint-Venant方程组的守恒形式,重构了各物理变量在单元格边界的黎曼状态值,实现了各变量在计算区域内的二阶精度分布。在此基础上,构造了对流通量项的具有标量耗散特征的有限体积法,并在地表水位相对高程梯度离散式中引入额外空间... 基于Saint-Venant方程组的守恒形式,重构了各物理变量在单元格边界的黎曼状态值,实现了各变量在计算区域内的二阶精度分布。在此基础上,构造了对流通量项的具有标量耗散特征的有限体积法,并在地表水位相对高程梯度离散式中引入额外空间离散项,该项在有水区域为零,并在无水区域能与地表水位相对高程梯度项相互抵消,从而正确描述地表水位相对高程梯度的真实作用。采用双时间步法对Saint-Venant方程组的空间离散式进行全隐式离散,实现了无条件稳定求解。选取了2个典型算例,采用数量呈倍数递减的3种时间步长进行数值模拟,通过与解析解和实测结果进行对比,验证了数值解法的模拟效果和收敛性。结果表明,建立的数值解法能以优良的拟合度模拟不同断面几何约束下的溃坝过程,模拟结果表现出了良好的收敛性。 展开更多
关键词 非恒定流 全隐式 标量耗散 有限体积法
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用火焰面模型模拟甲烷/空气湍流射流扩散火焰 被引量:10
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作者 董刚 王海峰 陈义良 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期73-79,共7页
以层流对撞扩散火焰为基础,利用层流火焰面模型(laminar flamelet model)的方法生成层流火焰面数据库,分别采用预先设定的几率密度函数(propabality density function,PDF)模型和混合物分数-湍流频率的联合几率密度函数输运模型,将... 以层流对撞扩散火焰为基础,利用层流火焰面模型(laminar flamelet model)的方法生成层流火焰面数据库,分别采用预先设定的几率密度函数(propabality density function,PDF)模型和混合物分数-湍流频率的联合几率密度函数输运模型,将火焰而方法应用于甲烷/空气湍流射流扩散火焰结构的模拟计算中.两个模型的计算结果和实验结果进行了比较和分析. 展开更多
关键词 火焰面模型 几率密度函数 混合物分数 标量耗散 湍流射流 扩散火焰
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湍流被动标量研究的最新进展 被引量:5
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作者 刘亚明 柳朝晖 +1 位作者 贺铸 郑楚光 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期549-558,共10页
被动标量场的统计性质,在湍流理论以及湍流燃烧、污染物防治等工程领域都有非常重要的意义。最近十几年,大量的实验测量、数值模拟和理论分析结果表明,标量场具有很多自身独特的性质,甚至有些性质并不依赖于速度场本身。这就促使人... 被动标量场的统计性质,在湍流理论以及湍流燃烧、污染物防治等工程领域都有非常重要的意义。最近十几年,大量的实验测量、数值模拟和理论分析结果表明,标量场具有很多自身独特的性质,甚至有些性质并不依赖于速度场本身。这就促使人们对传统经典理论进行重新认识、修正或者提出新的理论来取代。本文对标量场的各向异性、标量和标量耗散率的概率密度函数(PDF)、标量场的空间结构及演化过程、还有标量小尺度混合模型等几个方面进行综述。 展开更多
关键词 被动标量 湍流 数值模拟 概率密度函数 标量耗散
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考虑化学反应的标量耗散率及其在PDF小尺度混合模型中的应用 被引量:5
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作者 李艺 黄鹰 +1 位作者 陈义良 董刚 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2002年第1期69-74,共6页
在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计... 在 Sanders和 Borghi工作的基础上 ,推导出考虑化学反应的标量耗散率和标量时间尺度 ,在标量的联合概率密度函数方程的小尺度混合模型中采用考虑化学反应的标量的时间尺度 ,结合求解流场的 k- ε模型对甲烷轴对称射流扩散火焰进行了计算 ,最后分析了标量时间尺度对小尺度混合模型 (IEM模型 )和计算结果的影响。 展开更多
关键词 标量时间尺度 概率密度函数 小尺度混合模型 标量耗散 化学反应 κ-ε模型 IEM模型 PDF
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部分预混层流火焰结构的数值研究 被引量:3
5
作者 陆阳 赵平辉 +2 位作者 叶桃红 唐鹏 陈义良 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期31-37,共7页
针对部分预混层流火焰,在分析了常见火焰面方程不足的基础上,使用了一套详细考虑了组分不同输运系数的火焰面方程对其进行数值模拟.模拟结果与物理空间求解结果间的比较表明,此套方程能够在保证相容性的同时获得相当好的模拟精确度.此外... 针对部分预混层流火焰,在分析了常见火焰面方程不足的基础上,使用了一套详细考虑了组分不同输运系数的火焰面方程对其进行数值模拟.模拟结果与物理空间求解结果间的比较表明,此套方程能够在保证相容性的同时获得相当好的模拟精确度.此外,在火焰面方程中采用不同的标量耗散率模型对部分预混火焰进行了数值计算,结果显示标量耗散率模型的精确程度对于模拟结果有着重要影响.进一步利用火焰面方程数值研究了部分预混层流火焰结构对于标量耗散率变化的响应,捕捉到其在低标量耗散率下区别于非预混火焰的双火焰结构的存在,并讨论了此现象产生的原因. 展开更多
关键词 部分预混 层流火焰面方程 标量耗散 火焰结构
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基于火焰面的大涡模拟中条件标量耗散率的模型 被引量:2
6
作者 王海峰 蔡晓丹 陈义良 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 2003年第5期469-474,共6页
评估了映射封闭模型、对撞流模型、来自均匀湍流PDF输运方程的模型和一个唯象模型.结果表明,虽然映射封闭模型和对撞流模型使用不同的方法推导,并且具有不同的形式,但它们给出了完全一样的结果.在均匀湍流中,当标量方差很大时,映射封闭... 评估了映射封闭模型、对撞流模型、来自均匀湍流PDF输运方程的模型和一个唯象模型.结果表明,虽然映射封闭模型和对撞流模型使用不同的方法推导,并且具有不同的形式,但它们给出了完全一样的结果.在均匀湍流中,当标量方差很大时,映射封闭模型和对撞流模型给出的结果非常接近精确解,然而在标量方差很小或者当量位置的标量值和标量平均值之间存在很大差异时,映射封闭模型和对撞流模型不符合物理实际.这些结论通过直接数值模拟的结果来验证. 展开更多
关键词 火焰面模型 大涡模拟 标量耗散 映射封闭
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层流非预混燃烧的火焰面模型理论及数值研究 被引量:1
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作者 何博 聂万胜 苏凌宇 《战术导弹技术》 2012年第3期17-24,35,共9页
火焰面方法是求解非预混燃烧最有效的手段之一,但常规火焰面方程包含组分扩散系数相等及刘易斯数恒等于1的基本假设,所生成的火焰面库不适于层流非预混燃烧流场计算。针对单步全局化学反应及原子守恒两种混合分数定义存在的不足,采用守... 火焰面方法是求解非预混燃烧最有效的手段之一,但常规火焰面方程包含组分扩散系数相等及刘易斯数恒等于1的基本假设,所生成的火焰面库不适于层流非预混燃烧流场计算。针对单步全局化学反应及原子守恒两种混合分数定义存在的不足,采用守恒传输方程对混合分数重新进行了定义。然后根据物理平面层流对撞射流火焰控制方程及新混合分数定义,详细推导得出了考虑组分扩散系数及刘易斯数影响的相容火焰面方程。最后修正了TWOPNT软件包计算相容火焰面方程时影响计算稳定性及计算效率的三点不足,并通过仿真计算证实了相容火焰面方程的合理性,比较分析了火焰面方程的标量耗散率模型对火焰面库的影响。结果表明:相容火焰面方程与物理平面控制方程在新混合分数定义下生成的火焰面库比较吻合,而常规火焰面方程在火焰峰附近的温度分布,以及与单位刘易斯数差别较大的组分分布存在较大误差;当氧化剂密度与燃气密度比值及当量耗散率较小时,考虑密度变化的标量耗散率模型几乎不会对仿真结果产生影响。 展开更多
关键词 层流 非预混燃烧 混合分数 火焰面方程 标量耗散
原文传递
层流小火焰模型在柴油机湍流燃烧中的应用 被引量:1
8
作者 杜德芳 解茂昭 《热科学与技术》 CAS CSCD 2005年第4期340-345,共6页
将湍流燃烧的层流小火焰模型应用于典型的柴油机扩散燃烧过程。以混合分数为自变量,以标量耗散率为参数,建立相空间中的层流小火焰数据库。应用K IVA-3程序模拟内燃机缸内多维湍流流场,并补充求解混合分数的时均值和脉动均方值的湍流输... 将湍流燃烧的层流小火焰模型应用于典型的柴油机扩散燃烧过程。以混合分数为自变量,以标量耗散率为参数,建立相空间中的层流小火焰数据库。应用K IVA-3程序模拟内燃机缸内多维湍流流场,并补充求解混合分数的时均值和脉动均方值的湍流输运方程。将两部分结果通过B eta概率密度函数进行耦合积分,便可得到组分质量分数和温度等参数在柴油机工作过程中的时间、空间分布。对一台直喷式柴油机的湍流燃烧过程进行了模拟计算,所得结果符合实际。 展开更多
关键词 柴油机 层流小火焰模型 标量耗散 概率密度函数 数值模拟
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基于混合物分数和反应进度变量的二维火焰面模型 被引量:2
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作者 赵庆忠 叶桃红 吴玉欣 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期181-186,共6页
基于混合物分数Z和反应进度变量Yc的二维层流火焰面模型,数值研究了混合物分数标量耗散率、反应进度标量耗散率等对Z-Yc区域边界以及部分预混火焰结构的影响.结果表明,混合物分数标量耗散率对火焰结构有较大的影响,在混合物分数标量耗... 基于混合物分数Z和反应进度变量Yc的二维层流火焰面模型,数值研究了混合物分数标量耗散率、反应进度标量耗散率等对Z-Yc区域边界以及部分预混火焰结构的影响.结果表明,混合物分数标量耗散率对火焰结构有较大的影响,在混合物分数标量耗散率较小时产生了双火焰的结构;而反应进度标量耗散率对当量混合附近的结果有明显的影响,尤其是当混合物分数标量耗散率较小时;在稳定燃烧情况下,稳态一维火焰面模型只是二维火焰面模型的一个边界,表明二维火焰面模型方程的解给出的化学热力学参数表包含更多的信息,可用于多机制共存的火焰数值模拟. 展开更多
关键词 部分预混 二维火焰面 标量耗散 火焰结构
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层流拉伸非预混火焰影响因素的数值研究 被引量:1
10
作者 陆阳 赵平辉 陈义良 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1957-1960,共4页
采用简化机理(19个基元反应,14种组分)和半详细机理(79个基元反应,32种组分)对层流拉伸非预混火焰的结构进行了数值模拟,通过与实验数据的对比发现:在由当量混合的标量耗散率表征的火焰拉伸一定时,考虑不同分子扩散系数和不同的化学反... 采用简化机理(19个基元反应,14种组分)和半详细机理(79个基元反应,32种组分)对层流拉伸非预混火焰的结构进行了数值模拟,通过与实验数据的对比发现:在由当量混合的标量耗散率表征的火焰拉伸一定时,考虑不同分子扩散系数和不同的化学反应机理均对火焰面结构的准确模拟有着重要影响。此外计算了考虑热辐射时,随着当量混合的标量耗散率的改变而变化的每单位火焰面面积放热速率和燃烧场的最高温度,并分析了层流非预混火焰的熄火现象。 展开更多
关键词 层流非预混火焰 标量耗散 分子扩散系数 化学反应机理 熄火现象
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湍流场中被动标量的细微结构
11
作者 刘亚明 柳朝晖 +2 位作者 王子国 贺铸 郑楚光 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1056-1058,共3页
本文采用直接数值模拟方法,在具有平均标量梯度的各向同性湍流中,研究被动标量的小尺度结构特性及其与湍流场中应变与涡量的关系.对欧拉统计量及拉格朗日统计量的统计表明:标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦... 本文采用直接数值模拟方法,在具有平均标量梯度的各向同性湍流中,研究被动标量的小尺度结构特性及其与湍流场中应变与涡量的关系.对欧拉统计量及拉格朗日统计量的统计表明:标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果,而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响,然而它可以间接影响大强度标量耗散的产生.强标量耗散的细微片状结构的形成时间尺度大约为10倍Kolmogrov时间尺度;在形成强标量梯度的细微片状结构过程中,应变强度随标量梯度同步增大,而涡量则先减小后增大,并在5倍Kolmogorov时间尺度时达到最大. 展开更多
关键词 均匀各向同性湍流 直接数值模拟 标量耗散 应变张量 涡量
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甲烷/空气扩散火焰面位置确定的数值模拟研究
12
作者 王姣 武文斐 《山西能源与节能》 2006年第2期26-27,共2页
以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,利用k-#双方程模型和混合分数方程模型的耦合,依据湍流扩散燃烧中整个区域的混合分数场,给出火焰面形状、尺度随过量空气系数的变化规律。模拟结果表明混合分数方程确定火焰面的位置是行之有效的... 以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,利用k-#双方程模型和混合分数方程模型的耦合,依据湍流扩散燃烧中整个区域的混合分数场,给出火焰面形状、尺度随过量空气系数的变化规律。模拟结果表明混合分数方程确定火焰面的位置是行之有效的方法。 展开更多
关键词 混合分数 标量耗散 湍流燃烧 推散火焰
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Effect of Heat Loss on Laminar Flamelet Species Concentration
13
作者 Marco Boccanera Diego Lentini 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第5期418-423,共6页
The effects of heat loss on the structure of laminar flamelets,which are the constitutive elements of turbulent flames under the most common operating conditions,are investigated for typical aeronautical gas-turbine o... The effects of heat loss on the structure of laminar flamelets,which are the constitutive elements of turbulent flames under the most common operating conditions,are investigated for typical aeronautical gas-turbine operating conditions at take-off.The magnitude of heat loss is quantified via the "enthalpy defect" measured with respect to an adiabatic flame.A procedure to generate laminar flamelets with an assigned enthalpy defect at the boundaries is devised and applied to nonpremixed propane/air flames,as propane reproduces the essential features of higher hydrocarbon combustion.It is found,contrary to commonly held beliefs,that the enthalpy defect has a significant effect on the concentration not only of minor species,but also of main reaction products.Such effects are found in general to be more pronounced for fuel-rich conditions.An impact is anticipated on the formation rate of nitric oxides.The effects of scalar dissipation rate are also discussed. 展开更多
关键词 Turbulent Combustion Heat Transfer Laminar Flamelets Hydrocarbon Combustion Aeroengines Gas Turbines
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预混燃烧中CMC亚模型的先验性分析
14
作者 王海鸥 罗坤 樊建人 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期388-391,共4页
本文用直接数值模拟的方法对各项同性湍流中的H_2/air平面火焰进行了研究。模拟了当量比分别为0.6和1.0的两种预混火焰,采用了9种组分19步反应的详细机理.对预混燃烧中的CMC亚模型进行了先验性分析.发现clipped Gaussian和Beta functio... 本文用直接数值模拟的方法对各项同性湍流中的H_2/air平面火焰进行了研究。模拟了当量比分别为0.6和1.0的两种预混火焰,采用了9种组分19步反应的详细机理.对预混燃烧中的CMC亚模型进行了先验性分析.发现clipped Gaussian和Beta function两种方法都能定性描述过程变量的概率分布,但是Beta function的结果与直接数值模拟更接近.AMC和Girimaji两种模型都能较好地模拟标量耗散率的条件平均分布,在贫燃的情况下模型预测的结果更接近直接数值模拟的结果。 展开更多
关键词 直接数值模拟 预混燃烧 CMC亚模型 概率密度函数 标量耗散
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基于Damk?hler数的氢气层流扩散火焰抑制模拟研究
15
作者 冉难 邱榕 蒋勇 《火灾科学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-11,共11页
通过对未添加及添加1%的Br_2对氢气同向流扩散火焰的影响进行数值模拟,研究抑制剂对氢气层流扩散火焰温度及主要自由基的影响,并通过计算两种火焰的化学特征时间及混合特征时间得到Damk?hler数,提出基于抑制剂的标量耗散率,研究抑制剂... 通过对未添加及添加1%的Br_2对氢气同向流扩散火焰的影响进行数值模拟,研究抑制剂对氢气层流扩散火焰温度及主要自由基的影响,并通过计算两种火焰的化学特征时间及混合特征时间得到Damk?hler数,提出基于抑制剂的标量耗散率,研究抑制剂的扩散作用及化学作用对氢气同向流扩散火焰的影响。研究发现抑制剂的火焰抑制循环使火焰中化学作用增强,而抑制剂的扩散作用对火焰整体的扩散作用有较显著的影响。添加抑制剂后在径向大部分区域火焰的Da数均低于未添加情况下,抑制剂减少火焰燃烧区域,并使燃烧区域的反应剧烈程度下降。从火焰根部到火焰顶端,抑制作用逐渐减弱。 展开更多
关键词 氢气 火焰抑制 标量耗散 Damk9hler数
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甲烷/空气扩散火焰面位置确定的数值模拟研究
16
作者 王姣 武文斐 《工业加热》 CAS 2006年第6期16-18,共3页
以甲烷/空气的湍流射流扩散燃烧为基础,利用-双方程模型和混合分数方程模型的耦合,依据湍流扩散燃烧中整个区域的混合分数场,给出火焰面形状尺度随过量空气系数的变化规律。模拟结果表明混合分数方程确定火焰面的位置是行之有效的方法。
关键词 混合分数 标量耗散 湍流燃烧 扩散火焰
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封面图片说明——受限同心圆环湍射流中反应物混合过程的大涡模拟
17
作者 张健 何国威 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2008年第5期117-117,共1页
受限同心圆环湍射流是航空发动机燃烧室中火焰筒结构的一种简化模型:通过内外环的速度差模拟火焰筒中的强制回流区,利用内外环燃料和氧化剂的分离模化火焰筒中的非预混燃烧条件.我们采用大涡模拟方法模拟了氧化剂和燃料在受限同心圆环... 受限同心圆环湍射流是航空发动机燃烧室中火焰筒结构的一种简化模型:通过内外环的速度差模拟火焰筒中的强制回流区,利用内外环燃料和氧化剂的分离模化火焰筒中的非预混燃烧条件.我们采用大涡模拟方法模拟了氧化剂和燃料在受限同心圆环湍射流中的混合过程.大涡模拟的优点为:第1,它能够较准确地模拟湍流的混合过程,预测标量的混合过程和标量耗散率;第2,它可以捕捉局部反应面的瞬态特征,即在可辨识的空间和时间尺度上化学反应过程的不稳定状态.针对化学反应过程,我们发展了适合于大涡模拟的映射封闭逼近方法. 展开更多
关键词 大涡模拟方法 混合过程 湍射流 反应物 圆环 化学反应过程 标量耗散 图片
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