湍流燃烧数值模拟的研究与进展 教学PPT课件.ppt

Micro-mixing Reaction Source of fa at boundary of composition space Conservation of probability 三、湍流燃烧模拟的主要模型 （3）速度标量联合PDF方程 将速度PDF模型与标量PDF模型结合起 来，具备两者的优势。 对流项是封闭的 化学反应项封闭 无需湍流模型 三、湍流燃烧模拟的主要模型 （3）速度标量联合PDF方程 缺点： 没有包含有关湍流长度尺度和时间尺度的信息，需要应用耗散率方程，而耗散率方程的建立几乎没有任何客观依据。从而造成在解决一些复杂的情况时，速度标量联合PDF方程效果不理想 三、湍流燃烧模拟的主要模型 三、湍流燃烧模拟的主要模型 （4）速度、耗散率和标量联合PDF方程 以提供湍流时间尺度和长度的信息。 适应于各向异性湍流。 三、湍流燃烧模拟的主要模型 1．? 单步化学反应模型 2．? 简化多步化学反应模型 3．??详细化学反应模型 （三）化学反应模型 三、湍流燃烧模拟的主要模型 非预混湍流火焰（Non-premixed Flame)： 燃料和氧化剂没有预先混合好，而是边混合边燃烧。 四、非预混湍流火焰的数值模拟 非预混Bluff-body Flame 四、非预混湍流火焰的数值模拟 简介 1. Burner: bluff-body burner 2. Fuel: CH4/H2( 1/1 by volume) 3. Inlet: Vjet = 118 m/s, Vair = 40 m/s 4. 湍流模型：微分雷诺应力模型（DRSM) 5. 湍流燃烧模型：简化PDF模型 PDF输运方程模型 6. 化学反应模型：简化化学反应模型 四、非预混湍流火焰的数值模拟 湍流模型 （1） 微分雷诺应力模型（DRSM) 四、非预混湍流火焰的数值模拟 （2）计算中所应用的雷诺应力模型 1. LRR-IP 模型 2. LRR-IP（ BM-M1) 模型 3. JM 模型 4. SSG 模型 5. BM-M2 模型 四、非预混湍流火焰的数值模拟 Bluff-body stabilised flame CH4/H2 Air Fuel 96 cells 72 cells 0.1 m 0.1 m 0.2 m Bluff-body stabilised flame CH4/H2 Mean axial velocity: Full second moment closure / Fast chemistry [m/s] Stream function Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 Turbulent kinetic energy Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 [m2/s2] Turbulent dissipation Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 [m2/s3] Mean mixture fraction: Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 Mixture fraction variance: Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 Mean temperature Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 [K] Reynolds stress: Full second moment closure / Fast chemistry Bluff-body stabilised flame CH4/H2 [m2/s2] 特征： 时间尺度上，时间必须大于大涡的 时间尺度，同时计算步长又要小于 小涡的时间尺度。 缺点：