《MMC湍流燃燒模型及其在大渦模擬中的套用研究》是依託中國科學技術大學，由葉桃紅擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：MMC湍流燃燒模型及其在大渦模擬中的套用研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：葉桃紅
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目擬開展MMC模型作為混合模型的稀疏粒子拉格朗日方法研究，發展稀疏粒子拉格朗日標量場與歐拉LES場的密度耦合方法，對典型的湍流擴散火焰開展LES－MMC數值模擬。針對湍流部分預混、分層燃燒以及存在較強局部熄火再點燃的非定常燃燒過程的典型湍流火焰，開展MMC方法中參考變數的選取研究，探索建立和完善雙參考變數MMC模型及數值方法，對具有豐富實驗數據的湍流火焰開展大渦模擬驗證工作。發展高效穩定的LES－MMC計算程式。
結題摘要
求解標量聯合機率密度函式輸運方程的方法一般通過隨機顆粒模型實現，即利用隨機顆粒系綜代替真實流場模擬湍流流動及標量混合，計算結果由粒子場信息統計得到。然而目前發展的小尺度混合模型幾乎都需要大量粒子來保證混合的準確性，計算量過於巨大，因此PDF方法很難運用到實際工程問題中。多維條件映射模型（MMC）是一種兼具準確與效率的新型湍流混合及燃燒模擬方法。MMC模型通過引入一個或多個參考變數確保標量當地混合，在粒子較為稀疏的條件下亦可正確指導湍流混合。在此基礎上發展的稀疏拉格朗日粒子模擬相較其他機率密度函式方法計算量大大減少，使PDF方法套用於實際工程問題中成為可能。 為完善MMC模型，求解標量聯合的機率密度函式方程，以混合物分數做為參考變數，針對稀疏拉格朗日MMC模擬中粒子混合的當地性並考慮混合物分數梯度對粒子配對混合的影響，推導出改進的混合模型參數並對混合時間尺度作出改進,大大提高了MMC模型的普適性。在拉格朗日粒子場密度對模擬結果影響研究中，針對不同粒子密度對模擬結果精度的影響，提出與流場特性及數值方法相關的拉格朗日粒子加密方法，有效提高了稀疏拉格朗日粒子模擬準確性，對MMC模型的推廣具有重要意義。借鑑密集顆粒的LES-PDF統計方法，開發了LES-MMC混合和燃燒的高效並行計算程式，開發了MMC模型實現需要的顆粒並行計算模組。開發的程式可以用於一些幾何結構相對簡單的湍流火焰的大渦模擬，可以用於下一步湍流燃燒的研究。 針對湍流預混及分層燃燒提出了動態加厚結合FGM方法的DTF-FGM模型，在標量聯合機率密度分布上進行了深入研究，將考慮協方差的Coupla方法推廣到大渦模擬中，並對標量協方差的輸運方程進行了合理模化。對劍橋預混及分層的系列火焰進行了大渦模擬分析，結果表明發展的亞格子燃燒較好的預測了預混、分層以及高溫伴流駐定火焰。同時開展了湍流液霧兩相流燃燒的直接數值模擬，對高溫自點火以及低溫和高溫反應動力學對著火過程的影響進行了深入的分析，發現了很多有價值的現象。上面兩方面的研究成果，對LES-MMC方法用於部分預混及液霧兩相流燃燒有重要借鑑價值。
