丙烷喷射火焰的大涡数值模拟及实验研究(3)

1。2。1 国外燃烧火焰数值模拟

1。2。2 湍流燃烧模拟理论

1。2。3 燃烧模拟的简化

1。3 论文主要研究内容

本文主要针对对丙烷开展其喷射火焰的相关研究，基于燃烧火焰测试仪平台，进行丙烷喷射火焰实验，采集实验红外图像后利用 IRBIS 软件进行数据提取并对实验所得数据进行温度场的分析，重点是提取了火焰的表面温度；以实验为基础，应用实验中实际的边界条件，分为 4 个不同工况在 FDS 软件中进行模拟，选择其中模拟情况最佳的一次提取火焰表面温度数据，与实验所得数据进行比较，同时将实验与模拟程序中的火焰形状进行对比，确定模拟程序是否可靠；在确定模拟结果可靠的基础上，根据模拟结果提取更多的物理参数进行数据分析，综合归纳出丙烷喷射火焰的一般规律及结构特性。文献综述

本文的主要结构如下：第一章介绍本课题的研究背景及国内外研究现状；第二章介绍本课题研究的理论基础，包括大涡模拟及湍流燃烧模型；第三章介绍了本课题进行的实验系统，实验设备以及实验过程，用火焰燃烧综合测试仪进行丙烷喷射火焰实验，提取数据并对实验数据进行分析；第四章根据实际实验建立模拟的燃烧模型，介绍燃烧模型的各种参数设置；第五章对实验数据及模拟数据进行比较，验证模拟程序是否可靠，并且对模拟程序提取了多个物理量数据进行分析，总结出丙烷喷射火焰的一般规律及火焰特性；第六章是全文结论与展望。

第二章数学模型

2。1 大涡模拟

在湍流场中涡团的能量分布是有规律的，每个涡团包含的能量通常与其尺度大小有密切的联系，即大尺度涡团包含大量能量，而对应小尺度涡团因其承载的能量微小，在湍流场中并不是以承载能量为特点，其职能是实现湍流场能量的耗散。大尺度涡团在湍流场中的主要地位体现在很多方面，例如它的拟序结构在整个湍流场的运动过程中中占据着主导地位,它的运动情况常常决定流场的初始条件和边界条件。若能将流场进行模块化处理,就能同时实现计算精确度的提升和对计算机计算能力的简化。要实现这种要求，原则上就要能够在研究过程中对大尺度涡团进行直接数值计算，对小尺度祸团进行模型化处理。后来这种思想在研究者们的不断推动下逐渐发展成了大涡模拟模拟理论，该理论的基本思路是:先对瞬态流场进行空间过滤,然后对被滤出的大尺度涡团进行直接模拟,对被滤掉的小尺度涡团进行模型化处理(亚网格模型)[23]，以模拟小尺度涡团对整个湍流场的影响。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

在湍流研究领域的不断发展过程中，大涡模拟已经逐渐成为湍流研究的重要方法，尤其是在研究复杂湍流问题时,它的优越性比直接数值模拟更明显。大涡模拟首先将湍流的大尺度脉动和小尺度脉动分开[24],对大尺度结构进行直接数值模拟,对小尺度结构建立亚格子尺度模型来模拟其作用。但实际建立完美的亚格子尺度是十分困难的，在大涡模拟的研究过程中往往是最难攻克的核心问题。通常亚格子尺度模型可以分为三类:涡粘性模型、相似性模型、混合模型。涡粘性模型主要包括谱涡粘性模型、 Smagorinsky 模型、动力学模型、结构函数模型；本文研究使用的 FDS 软件模拟所采用的就是涡粘性模型中的 Smagorinsky 模型；相似性模型吸收 Germnano 等的动力学模型思想，以 Bardina 的尺度相似模型为基础,是在捕捉逆向散射效应方面效果极佳的混合动力学亚格子尺度模型；混合模型是相似模型与涡粘性模型相结合形成混合模型丙烷喷射火焰的大涡数值模拟及实验研究(3):http://www.youerw.com/wuli/lunwen_99335.html