受損伴流湍流氫氣射流火焰的直接數(shù)值模擬

采用直接數(shù)值模擬DNS的方法對(duì)受損伴流湍流氫氣射流火焰進(jìn)行了數(shù)值模擬,采用16步的氫氣燃燒詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,冷的高速H2/N2燃料射流噴入熱的低速伴隨流,伴隨流由貧燃?xì)錃忸A(yù)混火焰燃燒產(chǎn)生,溫度1045 K,氧量較低.化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)由主程序在每一時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)用CHEMKIN庫函數(shù)獲得.計(jì)算采用消息傳遞MPI的并行計(jì)算方法,采用12顆CPU在并行計(jì)算機(jī)上完成.作為與實(shí)驗(yàn)對(duì)比的Faver平均結(jié)果由DNS瞬態(tài)結(jié)果做長(zhǎng)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均后獲得.火焰中渦結(jié)構(gòu)的卷起以及發(fā)展過程均能很好地被捕捉,可以觀察到同旋向渦結(jié)構(gòu)之間的相互吸引和反旋向渦結(jié)構(gòu)之間的相互排斥過程,伴隨射流兩側(cè)渦結(jié)構(gòu)彼此復(fù)雜的吸引、合并、擠壓和撕裂過程,湍流擬序結(jié)構(gòu)由最初的軸對(duì)稱模式開始向非對(duì)稱模式演化.流場(chǎng)中5.67 ms時(shí)刻瞬態(tài)的H,OH和H2O分布,表征了燃料射流自點(diǎn)燃過程中的詳細(xì)火焰結(jié)構(gòu).計(jì)算中獲取的火焰抬升高度為9d～11d,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合.計(jì)算發(fā)現(xiàn)由OH和H粒子表征的火焰鋒面中,在火焰鋒面轉(zhuǎn)角位置,燃燒過程得到強(qiáng)化,可能與火焰面的拉伸以及較長(zhǎng)的停留時(shí)間有關(guān).從湍流強(qiáng)度的分布曲線來看,火焰的傳播應(yīng)該是從兩側(cè)向中心發(fā)展的.這里的DNS結(jié)果可以作為今后發(fā)展更準(zhǔn)確通用湍流燃燒模型的參考.

作 者： 王智化 樊建人 周俊虎 岑可法   作者單位： 浙江大學(xué)能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,熱能工程研究所,杭州,310027  刊 名： 科學(xué)通報(bào)  ISTIC PKU 英文刊名： CHINESE SCIENCE BULLETIN  年，卷(期)： 2007 52(6)  分類號(hào)： O6  關(guān)鍵詞： 直接數(shù)值模擬   湍流   射流火焰   受損伴流  

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