多相湍流流动基础和数值模拟西安讲学-0-1.pptVIP

西安理工大学讲学多相湍流流动基础和数值模拟(0)2005年7月7日-13日 简 介 清华大学航天航空学院 工程力学系 周力行 教授 清华大学 航天航空学院 工程力学系 简介 清华大学二校门 清华大学大礼堂 清华大学航天航空学院工程力学系 清华大学工程力学系 固体力学研究所 流体力学研究所 工程热物理研究所: 两相流动和燃烧研究室 煤燃烧研究室 传热研究室 热等离子体研究室 两相流动和燃烧研究室 研究数学模型— 两相/三相湍流模型 单相湍流燃烧模型 两相燃烧模型 研制自主产权的软件程序 2-D 突扩气粒两相流动 2-D 旋流气粒两相流动 2-D 气泡-液体两相流动 3-D 旋流气粒两相流动 2-D 3-D煤粉/液雾燃烧 两相流动和燃烧研究室（续） 数值模拟的应用研究 -液雾燃烧室 -旋风分离器 -锅炉和工业炉 -水泥窑炉 气粒两相流动的LDV/PDPA测量 硬件研制: 高效低阻除尘器，旋风燃烧器，旋流煤粉燃烧器，冲压发动机燃烧室，水泥窑炉等 实验装置 相位多普勒测速仪（PDPA）测量两相速度 甲烷-氨-空气旋流燃烧实验 (1) S=0 S=0.3 甲烷-氨-空气旋流燃烧实验 (2) S=0.6 S=1.0 本人简介 姓名： 周力行 职称和单位：清华大学航天航空学院工程力学系教授，博士生导师 职务 曾任工程热物理教研组主任（1961-66），煤燃烧国家重点实验室学术委员会副主任，中国工程热物理学会理事，中国力学学会多相流专业组主任，国际多相流和非牛顿流会议主席。 现任国际多相流会议常设主席团成员，国际燃烧会议，国际清洁能源技术会议，国际湍流和传热传质会议，国际煤燃烧会议学术委员。 主要研究领域 --湍流；多相流；燃烧 西安理工大学讲学多相湍流流动基础和数值模拟(1)2005年7月7日-13日 前 言 清华大学航天航空学院 工程力学系 周力行 教授 计算流体力学 (CFD) 模拟 甚麽是 CFD 数值模拟 现代的 2-D/3-D 模型--CFD 数值模拟 : 基于求解质量、动量和能量的联立非线性偏微分守恒方程，能 给出空间各处的速度、压力、温度、组分浓度、湍流特性等详细信息 可以更准确地给出流动、传热和反应装置的总体性能 基于相似原理的实验模拟 零维 模拟-热力学模拟（无流体力学） 一维模拟-流动、传热和反应的简化模拟 二维和三维模拟—基于CFD的流动、传热和反应的详细模拟 怎样进行 CFD 模拟 数学/物理模型的建立 推导或选用基本守恒方程 给定边界条件 建立或选用封闭模型 --湍流模型 --两相流动模型 --反应/燃烧模型 --辐射传热模型 --污染物生成模型 --腐蚀/磨损模型 数值方法 确定计算域的几何形状和尺寸 网格布置和生成 选择离散方法: --有限差分法 (一阶，二阶，中心差，迎风差， QUICK, 等格式) --有限元法 --有限容积法 求解方法 (算法)-如, SIMPLE, SIMPLER, SIMPLEC, PISO 等 计算程序的研制或选择 编写主程序 编写子程序 调计算程序，直到得到收敛结果 也可以选用商业软件 --FLUENT --STAR-CD --CFX --PHONICS 用实验数据检验模拟结果 CFD 模拟的应用 能源/热能工程—锅炉，工业炉，换热器等 环境工程-大气污染，水污染，风沙，空调等 化工/冶金—分离器, 反应器, 炼钢和炼铁炉等 航空航天– 航空和火箭发动机 蒸汽/燃气轮机 汽车---内燃机 水利-给水和排水，水力管道，泥砂沉积等 纺织-气流纺纱等 核能工程-反应堆水力热工问题 电子器件冷却 生物/医学工程—血管流，胆固醇沉积，呼吸系统的粉尘沉积等 例：旋风分离器内流场 温度云图 甲烷浓度云图 湍流动能云图 锅炉炉膛的网格 例：炉内两相流场 例：旋流燃烧室内煤粉燃烧 例：甲烷-空气射流燃烧的大涡模拟 例：液体中气泡运动的大涡模拟 * * At the 29th International Symposium on Combustion in Sapporo, Japan, August, 2002 At the 2002 Two-Phase Flow Workshop Visit the Toronto Univers