擴(kuò)散火焰中湍流輻射交互作用的數(shù)值模擬.pdf

1、對于湍流反應(yīng)流中的輻射換熱，傳統(tǒng)的模擬方法基于平均溫度場和平均組分濃度場進(jìn)行計(jì)算。大量的實(shí)驗(yàn)和模擬研究表明，傳統(tǒng)方法并不能對反應(yīng)流的輻射傳輸進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測。近二三十年來，許多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者對湍流輻射計(jì)算模型展開研究,表明湍流與輻射是相關(guān)的，即存在湍流輻射交互作用(turbulence-radiation interaction, TRI)。因此，選擇合適的模型對湍流輻射交互作用進(jìn)行模擬是非常有必要的。
　　本文采用自定義標(biāo)量法模擬

2、湍流輻射交互作用。首先通過求解輸運(yùn)方程得到計(jì)算區(qū)域溫度的脈動均方值，構(gòu)建雷諾時均湍流輻射關(guān)聯(lián)項(xiàng)；然后運(yùn)用FLUENT軟件的UDF功能對離散坐標(biāo)模型的輻射傳輸方程進(jìn)行重新構(gòu)建，完成湍流輻射交互作用的模擬。將該方法的計(jì)算結(jié)果與不考慮TRI的輻射計(jì)算模型進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在考慮TRI的情況下，計(jì)算得到的時均溫度低于傳統(tǒng)輻射計(jì)算模型得到的時均溫度，而計(jì)算得到的生成物時均質(zhì)量分?jǐn)?shù)與傳統(tǒng)輻射計(jì)算模型得到的時均質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異。此外，本文對兩者計(jì)算得到的

3、時均輻射源項(xiàng)進(jìn)行對比，結(jié)果表明考慮TRI情況的時均輻射源項(xiàng)高于傳統(tǒng)輻射計(jì)算方法，這是由于傳統(tǒng)輻射計(jì)算方法忽略了溫度的脈動所導(dǎo)致的。
　　本文還運(yùn)用假定形狀概率密度模型對湍流輻射交互作用進(jìn)行了模擬。假定瞬時溫度和瞬時組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的脈動服從高斯分布，并根據(jù)k-ε-g燃燒模型得到的平均混合分?jǐn)?shù)和混合分?jǐn)?shù)的脈動均方值，以及混合分?jǐn)?shù)與溫度、組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的線性關(guān)系，構(gòu)建溫度、組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概率密度函數(shù)?；谝陨蠀?shù)構(gòu)建時均輻射源項(xiàng)和時均吸收