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钝体驻定湍流扩散火焰的数值研究——燃烧模型比较

黄庆, 朱旻明, 叶桃红, 陈义良, 董刚

计算物理 2010, 27 (2): 229-239.

摘要（295）

PDF （549KB）（1053）

分别采用标量联合的概率密度函数方法、稳态火焰面模型、Euler非稳态火焰面模型和基于有限体积/Monte Carlo混合算法的完备PDF模型对钝体驻定的Sydney湍流扩散火焰HM1进行数值模拟,以比较不同燃烧模型的性能,并比较标量联合的概率密度函数方法和Euler非稳态火焰面模型对氮氧化物排放预测的差异.计算结果和实验数据的比较表明,采用概率密度函数方法计算化学反应可以得到更好的结果但计算量较大,而用火焰面模型求解计算量较小,在接近完全燃烧的情形下,其计算结果比较合理.

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微尺度血液透析的多相数值模拟

徐侃, 刘明侯, 刘东, 陈义良

计算物理 2009, 26 (1): 49-56.

摘要（314）

PDF （426KB）（1223）

建立血液流动的剪切稀化模型,并对3-D微管道内血液多相流动进行数值模拟,得到的结果与实验数据比较显示,该模型不仅能预测微管道内速度分布,还可以体现微尺度下血液流动的F-L效应.为了探索无膜透析可行性,利用该非牛顿两相流模型对T型微槽道内血液透析过程进行数值模拟,结果表明,血浆中质量扩散系数较大的组份很容易从血液扩散到透析液中,实现了组份分离.

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PDF方法模拟钝体驻定的湍流扩散火焰

黄庆, 朱旻明, 叶桃红, 刘明侯, 陈义良, 董刚

计算物理 2008, 25 (6): 733-743.

摘要（253）

PDF （600KB）（1186）

采用标量联合的概率密度函数方法,对钝体驻定的湍流射流扩散Sydney火焰HM1进行数值模拟,结合当地自适应建表方法加速化学反应计算,用修正的LRR-IP雷诺应力模型求解速度场.首次对3种不同规模的甲烷化学反应动力学机理进行研究,并与实验数据进行比较,结果表明,模型和反应机理很好地预测了速度场和标量场的变化及局部熄火现象,而考虑反应机理中的C2化学对火焰HM1的影响不大.

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非驻定过滤燃烧的均相模拟

张根烜, 赵平辉, 朱旻明, 陈义良

计算物理 2007, 24 (5): 605-611.

摘要（192）

PDF （334KB）（1103）

基于一维层流反应流模型,构建了新的准稳态均相模型,并对堆积床内充分发展后的低速过滤贫燃过程进行数值模拟.将计算结果与传统双相模型进行比较,分析弥散效应和化学反应机理等对计算结果的影响,并开展输运项分析;将均相模型的数值结果与准稳态和瞬态的理论结果进行比较,验证理论方法.

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微直通道内气体滑移流动的二维理论和数值研究

张根烜, 刘明侯, 陈义良, 王璐

计算物理 2006, 23 (6): 685-691.

摘要（217）

PDF （402KB）（1112）

以微直通道内气体滑移流动为例,采用扰动分析方法,结合不同阶滑移条件,得出N-S方程的理论解.采用不同滑移模型,对不同进出口压比、长宽比、工质的微通道流进行理论和数值分析,着重研究稀薄效应、热蠕动效应以及不同滑移条件对计算结果的影响.计算表明,努森数是表征稀薄效应的特征参数,而热蠕动效应的强弱依赖于雷诺数.在极大长宽比的低速流工况下,理论和数值结果与实验吻合很好.

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双层多孔介质燃烧器的数值模拟

赵平辉, 朱旻明, 张根烜, 陈义良, 姜海

计算物理 2006, 23 (6): 679-684.

摘要（279）

PDF （342KB）（1053）

考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI 3.0机理和双通量辐射模型,数值求解双层多孔介质内燃烧过程.分析了双层多孔介质燃烧器内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近.

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堆积床内非驻定过滤燃烧的一维研究

张根烜, 陈义良, 刘明侯, 叶桃红, 王海峰

计算物理 2006, 23 (2): 217-223.

摘要（281）

PDF （419KB）（1296）

多孔介质内气体过滤燃烧不同于自由流中燃烧,燃气与多孔介质强烈换热.热波波速和燃烧波波速是燃烧过程的特征参数.以惰性堆积床内的甲烷/空气的低速过滤燃烧为例,提出一维解析模型,用摄动理论推导出燃烧波波速,用直接求解方法和格林函数方法给出充分发展后的和瞬态的燃烧温度分布,并进行计算验证.

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CH₄/O₂/N₂层流火焰瞬态响应特性数值分析

王海峰, 陈义良, 陈华蕾, 刘明侯

计算物理 2006, 23 (2): 193-198.

摘要（252）

PDF （404KB）（1199）

用数值分析方法研究CH₄/O₂/N₂层流扩散火焰的瞬态响应特性.采用详细的GRI-Mech 3.0机理(包含53种组分,325个基元反应)描述CH₄氧化和NO_x生成.首先比较火焰面稳态结构的计算结果和实验数据,以验证数值方法的可靠性.用台阶跃变的火焰拉伸率来模拟瞬态流场对火焰面局部结构的影响,给出了火焰面结构(温度、组分浓度)的瞬态响应曲线,分析了火焰面的响应特性.着重探讨了不同拉伸率跃变幅度对响应特性的影响,发现火焰面的响应对于拉伸率正向跃变和负向跃变并不对称,而是相反,且在小的拉伸率跃变范围内火焰面响应时间和拉伸率跃变幅度近似成反比关系.另外,温度的平均响应时间远大于一个典型湍流燃烧场的流动时间尺度,说明火焰面非稳态效应对于湍流燃烧数值模拟有重要意义.

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抬举湍流H₂/N₂射流火焰的PDF模拟

王海峰, 陈义良

计算物理 2006, 23 (1): 73-79.

摘要（288）

PDF （251KB）（1082）

采用数值目的研究了一个高温燃烧产物环境中的抬举湍流H₂/N₂射流火焰,对火焰的自然和抬举特性进行了研究.采用标量联合概率密度函数(PDF)目的处理详细的化学动力学过程,而湍流流场采用一个多时间尺度(MTS)k-ε湍流模型计算.计算中结合了一套描述氢气氧化的详细化学反应动力学机理.计算结果和实验数据进行了对比,表明所采用的模型可以精确的模拟火焰抬举高度和自然的过程.

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湍流扩散火焰局部熄火和再燃现象的PDF模拟

王海峰, 陈义良

计算物理 2004, 21 (6): 471-476.

摘要（273）

PDF （355KB）（1015）

对一个值班湍流CH₄/O₂/N₂射流扩散火焰(Sandia Flame D)进行了数值模拟研究.所采用的数学物理模型包括双尺度的k-ε湍流模型,标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程方法,甲烷氧化的ARM简化化学反应机理(包含16种组分,12步总包反应)和欧几里德最小生成树(EMST)小尺度混合模型.将计算结果和实验数据进行了比较,不仅对于平均量,对于标量的散点分布和条件概率密度分布也是如此.计算结果表明文中采用的模型不仅能够预测宏观的火焰结构,而且预测了湍流燃烧中复杂的局部熄火和再燃过程.

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轴对称钝体后湍流扩散燃烧的PDF模拟

朱明, 陈义良, 王海峰, 董刚

计算物理 2004, 21 (3): 351-356.

摘要（282）

PDF （360KB）（1159）

在无结构网格中,对轴对称钝体驻定的湍流扩散火焰进行数值模拟.采用有限容积(FV)/Monte Carlo(MC)混合算法求解湍流燃烧问题的混合算法.Monte Carlo法求解脉动速度标量频率的联合概率密度函数方程,有限容积法求解平均质量、动量和能量方程.求解的两组方程是相容的,合理的耦合方式可以减少统计偏差,计算精度和效率显著优于单独的颗粒方法.文中对化学反应采用层流火焰面模型,并将数值计算结果与实验结果作了比较和分析.

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氢气扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征的PDF模拟

徐晓, 刘林华, 陈义良, 王海峰

计算物理 2004, 21 (3): 346-350.

摘要（257）

PDF （353KB）（1210）

采用κ-ε湍流模型、标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程和层流火焰面模型相结合,模拟氢气自由扩散火焰中辐射源项湍流脉动特征.给出了主燃区内辐射源项湍流脉动的频率图.辐射源项的样本点分布集中,大约95%以上的样本落在其系综的±3倍方差以内,频谱图为单峰.

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受限湍流射流扩散火焰的PDF模拟

王海峰, 陈义良, 李艺

计算物理 2003, 20 (1): 59-64.

摘要（276）

PDF （219KB）（1365）

采用k-ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了受限湍流射流扩散火焰的流场结构、火焰结构和火焰形状.最后给出结果,定性分析,并得出结论.

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