湍流燃燒模型在燃燒室數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用研究.pdf

1、在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部燃燒流動(dòng)的認(rèn)識(shí)與研究過(guò)程中，數(shù)值模擬的研究方法對(duì)燃燒室基本理論與先進(jìn)技術(shù)的研究發(fā)展起到了一定的促進(jìn)作用。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高以及計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，燃燒室數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和工程適用性不斷提高，成為燃燒室性能預(yù)估和設(shè)計(jì)定型的主要工具之一。同時(shí)，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部湍流燃燒問(wèn)題的復(fù)雜性，湍流燃燒模型作為一種基本燃燒模擬工具，從建模到模型驗(yàn)證再到工程應(yīng)用，始終受到廣泛關(guān)注。
　　本文首先確定并合理簡(jiǎn)化了計(jì)算域

2、，建立幾何模型劃分網(wǎng)格。在整個(gè)燃燒室的數(shù)值模擬中，選用Realizableκ-ε兩方程湍流模型模擬氣體湍流流動(dòng)，在燃燒室的噴霧模擬中采用離散相模型和壓力霧化噴嘴模型，選擇商業(yè)CFD軟件FLUENT中提供的5種典型燃燒模型，即基于組份輸運(yùn)模型的有限速率/渦團(tuán)耗散模型(fED)、渦團(tuán)耗散模型(EDM)和渦團(tuán)耗散的概念模型(EDC)以及基于非預(yù)混燃燒模型的平衡化學(xué)反應(yīng)模型(PDF)和穩(wěn)態(tài)火焰面模型(FLM)模擬燃燒室的湍流擴(kuò)散火焰；輻射模型選

3、用P-1輻射模型估算輻射通量；物性參數(shù)設(shè)置為關(guān)于溫度的函數(shù)，模型控制方程在高性能計(jì)算集群(HPCC)采用并行計(jì)算，用高階離散格式進(jìn)行求解。通過(guò)計(jì)算得到，燃燒室內(nèi)氣體流動(dòng)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、燃油霧化粒子軌跡、燃燒的溫度場(chǎng)以及組份的濃度場(chǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用不同的湍流燃燒模型時(shí)，速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及燃油霧化粒子軌跡變化不大，溫度場(chǎng)以及組份濃度變化較大，fED、EDM和EDC模型計(jì)算的主燃區(qū)最高溫度明顯高于PDF和FLM模型，同時(shí)將不同燃燒模型計(jì)算得