《超聲速湍流燃燒的直接數值模擬研究》是依託中國科學院力學研究所，由李新亮擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：超聲速湍流燃燒的直接數值模擬研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：李新亮
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面向超燃衝壓發動機內超聲速湍流燃燒的精細模擬，開展高解析度、高魯棒性數值方法及高效並行算法研究，形成一套開放的高精度湍流燃燒數值模擬軟體。以此為基礎，以超燃衝壓發動機燃燒室內的超聲速湍流燃燒以及超聲速射流燃燒為研究對象，開展直接數值模擬，建立超聲速燃燒直接數值模擬資料庫。以該燃燒資料庫為基礎，探討燃燒室複雜環境下超聲速燃燒的流動機理，包括波系、分離對湍流混合及燃燒的影響、燃燒對湍流小尺度結構及統計特徵的影響等。同時，以直接數值模擬數據為基礎，對現有湍流模型及湍流燃燒模型進行先驗評估及改進，提升模型對超聲速湍流燃燒的預測能力。
結題摘要
直接數值模擬是研究湍流燃燒機理的重要工具。面向湍流燃燒的高精度數值模擬，課題組首先開展了面向湍流燃燒的高精度數值方法及模型研究，構造了自適應耗散的保單調差分格式(OMP-AD)及自適應最佳化的WENO格式(WENO-CL)等高精度格式；構造了NDMM等新型大渦模擬模型。在此基礎上，開發了化學反應流動高精度差分求解軟體OpenCFD-Comb。與常用的商業軟體相比，OpenCFD-Comb具有很高的精度及解析度，適用於超聲速湍流燃燒的直接數值模擬。 利用自主開發的方法及軟體，進行了來流Mach數1.2的超聲速氫氣-空氣自由射流燃燒以及Mach 1.5邊界層湍流射流燃燒的直接數值模擬，得到了湍流燃燒整個發展過程的湍流資料庫。 分析了燃燒對湍流擬序結構、轉捩特性以及湍流脈動特性的影響。數據顯示，燃燒明顯推遲了湍流的轉捩過程，並弱化了湍流的小尺度渦結構。此外，燃燒對湍流脈動的機率密度分布、湍動能發展特性以及能譜均有明顯影響。本項目形成高精度湍流燃燒數值模擬軟體一套、湍流資料庫兩套、發表論文10篇，其中SCI收錄7篇。以上研究理解湍流燃燒的流動機理，構建湍流燃燒的計算模型提供了依據。
