《氣固兩相旋流燃燒的直接數值模擬》是依託浙江大學，由邱坤贊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氣固兩相旋流燃燒的直接數值模擬
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：邱坤贊
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於對目前雷諾時均模擬和大渦模擬在兩相燃燒研究方面的現狀與發展趨勢的分析和思考，提出採用直接數值模擬對單相和氣固兩相旋流燃燒的基礎問題進行研究。直接數值模擬是一種高精度的研究手段，對流動和燃燒的研究來說，具有特別的優勢。本項目的著力點首先放在氣固兩相燃燒直接數值模擬方法的發展上，其中包括三維兩相可壓縮反應流動大規模並行計算算法、顆粒燃燒模型、兩相無反射特徵邊界條件等；然後開展單相和兩相旋流過程中渦破裂、不穩定性規律以及顆粒與流體的相互作用等；最後對氣固兩相旋流燃燒的穩燃機理和多場相互作用規律進行剖析和詮釋。上述研究工作的完成可望實現：1.澄清旋流火焰中湍流與火焰結構的相互作用；2.獲取氣相和顆粒相的瞬態和統計信息，建立可靠的兩相燃燒直接數值模擬資料庫；3.揭示氣相和氣固兩相旋流燃燒的火焰特性、穩燃燒機理和多場多尺度耦合規律。為氣固兩相旋流燃燒的機理分析和最佳化設計提供新的理論分析方法和手段。
結題摘要
基於對目前雷諾時均模擬和大渦模擬在兩相湍流燃燒研究的現狀與發展趨勢的分析和思考，本項目提出了採用直接數值模擬方法對單相和氣固兩相旋流燃燒的基礎問題的研究。項目的著力點首先放在氣固兩相湍流燃燒直接數值模擬方法的發展上，然後基於該方法開展對單相和兩相旋流燃燒過程中的穩燃機理和多場多尺度耦合機理進行研究，最後基於計算得到的直接模擬資料庫對湍流燃燒模型進行了檢驗和發展，提出並發展了氣相、氣固兩相湍流燃燒模型，為氣固兩相旋流燃燒的機理分析和最佳化設計提供新的理論方法和研究手段。本項目的研究實現了：1.基於點源顆粒的氣固兩相煤粉燃燒的直接數值模擬計算平台的建立；2.氣相旋流火焰的直接數值模擬計算，研究了不同當量比、湍流層流入口對旋流火焰結構的影響等；3.三維氣相湍流射流抬升火焰的直接數值模擬計算，詳細研究了火焰特性、統計特性以及對相關燃燒模型的檢驗；4.平面火焰和球形火焰的氣相湍流預混燃燒的直接數值模擬計算，研究了化學反應源項的封閉問題；5.煤粉湍流射流火焰的直接數值模擬，研究了煤粉火焰中顆粒-渦結構的相互作用，揭示了詳細的火焰結構、燃燒特性和穩燃機理；6.創新性地提出了動態二階矩湍流燃燒模型，對含有旋流燃燒的多個標準氣相湍流火焰進行了大渦模擬，得到了與實驗室吻合的計算結果；7.提出了多入口的煤粉小火焰燃燒模型，並計算了半工業煤粉旋流燃燒器，得到了比較準確的預測結果。8.採用雷射都卜勒測量儀對旋流燃燒器出口的空氣動力場進行了冷態實驗測量，探究出口回流區的分布情況及射流擴展規律。本項目的成果為今後氣固兩相燃燒的研究奠定了理論和研究方法基礎。
