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平展流燃烧过程的数值模拟‘
一 /s--f …… ㈨ vd 23 No 5
…
茅23卷弟5期 Journal oi Chongqing UniverMty(Natural Science Edition) Sept 2000
文章编号:l000582x(2000)05.0149—03
· 研究简报·
平展流燃烧过程的数值模拟‘
温温 良英,刘良英,刘成 全,徐全,徐 楚韶楚韶 -/-K/6
(量衰 科莩写 -院,重庆 400044)
摘 要:简述了ESCIMO湍流燃烧理论的要点。采用差分数值求解的方法,对描述平展流燃烧过
程的时均方程厦ESCIMO湍流燃烧理论的“经历”和“统计”方程进行组合求解,得出了平展流燃烧过程
近壁(2 /D:0 24)截面上的温度和组分分布,揭示了平展流燃烧区域温度最高且变化平缓,然后逐渐
降低的熏要特点。其温度厦组分的变化规律与实验分析结果是一致的.基奉能反映实际燃烧过程的特
征,表明文中所阐述的数值分析方法是可行的。
关键词!苎塑墨丝;堡墨坌主;苎竺苎塑./土垦堕 晚 栀
中田分类号:TF 055 文献标识码:A
湍流燃烧过程受湍流运动、分子辖运、化学动力学
1 控制方程
等因素的影响,是一个十分复杂的问题。为定量认识
湍流燃烧过程.各燃烧学派相继提出了一系列的湍流 笔者的研究对象为如图1所示的平展流流动过
燃烧模型,发展了各具特色的数值方法和计算机程序 程。假定在央层块内部发生的过程可以抽象成一维不
体系。目前广泛应用的旋涡破碎模型正确地体现了流 稳定层流问题,其化学反应遵循简单化学反应系统的
动因素对燃烧速率的控制作用,各种形式的几率密度 假设。坐标选择和结构参数如图l中所示,D0为喉口
函数不断提出,但在湍流输运方程的模化方面遇到了 (通道)直径,R为喇叭口曲率半径,H为炉膛高度,L
较大困难。 为炉膛长度,炉膛宽度为B(未表示出)。
为了能兼顾大尺度的湍流辖运和小尺度的分子扩
散及化学反应,Spalding提出了ESCIMO流燃烧理论,
ESCIM0理论可以概括为由“经历”(Biography)和“统
计”(Demography)两部分及它们的“综合”(Combina-
tion)构成。“经历”考虑一个湍流旋涡由产生到消灭
的全过程,旋涡由两层不同的流体紧贴一起构成流体
央层块,在旋涡的运动过程中,分子辖运和化学反应在
其内部进行,“经历”的任务就是要求出央层块的状态
随央层块从产生副研究的时刻所经历的时间(简称“年
龄”)的变化规律。“统计”借助于湍流夹层块年龄的分 圉 l 平展流燃烧空间示意圉
布函数PA来表征它们在流场中的分布特性.P^dA 时均控制方程可以整理为…:
代表年龄在A到A+dA区间的夹层块的比例。“综
台”以上两部分可以得到湍流燃烧过程的各参数的统 _} [r( “ 一 )]+ ( 一 )=s
计平均值。笔者试图将ESCIMO燃烧理论和描述平 方程中各项的物理意义见表1。
展流的湍流输运方程结合起来,分析平晨流燃烧过程。
t 收稿日期:1999.12—14
作者简介:温良英(1966一).女,重庆市人,重庆大学副教授,博士。从事热能热工研究
l50 重庆大学学报 (自然科学版)
表 1 方程中各项的物理意义 E一 化学反应活化能,kJ/mo[;
rr一 绝对温度,K;
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