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的方法對受損伴流湍流氫氣射流火焰進行了數(shù)值模擬,采用16步的氫氣燃燒詳細化學反應機理,冷的高速H2/N2燃料射流噴入熱的低速伴隨流,伴隨流由貧燃氫氣預混火焰燃燒產生,溫度1045 K,氧量較低.化學反應源項由主程序在每一時間步長內動態(tài)調用CHEMKIN庫函數(shù)獲得.計算采用消息傳遞MPI的并行計算方法,采用12顆CPU在并行計算機上完成.作為與實驗對比的Faver平均結果由DNS瞬態(tài)結果做長時間的統(tǒng)計平均后獲得.火焰中渦結構的卷起以及發(fā)展過程均能很好地被捕捉,可以觀察到同旋向渦結構之間的相互吸引和反旋向渦結構之間的相互排斥過程,伴隨射流兩側渦結構彼此復雜的吸引、合并、擠壓和撕裂過程,湍流擬序結構由最初的軸對稱模式開始向非對稱模式演化.流場中5.67 ms時刻瞬態(tài)的H,OH和H2O分布,表征了燃料射流自點燃過程中的詳細火焰結構.計算中獲取的火焰抬升高度為9d～11d,與實驗結果相吻合.計算發(fā)現(xiàn)由OH和H粒子表征的火焰鋒面中,在火焰鋒面轉角位置,燃燒過程得到強化,可能與火焰面的拉伸以及較長的停留時間有關.從湍流強度的分布曲線來看,火焰的傳播應該是從兩側向中心發(fā)展的.這里的DNS結果可以作為今后發(fā)展更準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： 浙江大學能源清潔利用國家重點實驗室,熱能工程研究所,杭州,310027  刊 名： 科學通報  ISTIC PKU 英文刊名： CHINESE SCIENCE BULLETIN  年，卷(期)： 2007 52(6)  分類號： O6  關鍵詞： 直接數(shù)值模擬   湍流   射流火焰   受損伴流  

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